JP3065579B2 - Robot interference check method - Google Patents

Robot interference check method

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JP3065579B2
JP3065579B2 JP10060044A JP6004498A JP3065579B2 JP 3065579 B2 JP3065579 B2 JP 3065579B2 JP 10060044 A JP10060044 A JP 10060044A JP 6004498 A JP6004498 A JP 6004498A JP 3065579 B2 JP3065579 B2 JP 3065579B2
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rectangular parallelepiped
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットが所定の
プログラムに従って動作する際に、ロボットのアームや
先端に装着された工具がワークや周囲設備等に干渉する
か否かを計算機上で判定するロボットの干渉チェック方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention determines, on a computer, whether or not a tool mounted on an arm or a tip of a robot interferes with a workpiece or peripheral equipment when the robot operates according to a predetermined program. The present invention relates to a robot interference check method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ロボットの動作データを作成する
方法として、1)ロボットを設置した作業現場におい
て、操作者がロボットアームを動かして、作業に必要な
位置・姿勢や経路を教示する直接教示方法と、2)ロボ
ットの動作プログラムを計算機で予め作成しておくオフ
ライン教示方法、とに大別できる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of creating operation data of a robot, 1) At a work site where a robot is installed, an operator moves a robot arm to directly teach a position / posture and a route necessary for the operation. The method can be broadly divided into a method and 2) an offline teaching method in which a robot operation program is created in advance by a computer.

【0003】最近は、多品種少量生産の傾向に対応し
て、後者のオフライン教示方法の利用が増加している。
この場合、作業現場とは別の場所で動作プログラムを作
成することになるため、動作データの妥当性、特にロボ
ットの干渉の有無を検証する必要がある。
[0003] Recently, the use of the latter offline teaching method has been increasing in response to the trend of high-mix low-volume production.
In this case, since an operation program is created in a place different from the work site, it is necessary to verify the validity of the operation data, particularly, the presence or absence of robot interference.

【0004】ロボットアームの干渉チェックとしては、
ロボットアームとワーク等の対象とする2物体につい
て、物体表面を構成する個々の面同士の相対的な位置と
姿勢の関係を計算機上で算出し、それらが交差するか否
かで判定することが多い。しかしながら、実際の物体は
複雑な形状を持つのが通常であり、2物体間の表面同士
の組合せを網羅的にチェックすると計算量が膨大にな
る。
As an interference check of the robot arm,
It is possible to calculate, on a computer, the relationship between the relative positions and postures of the individual surfaces constituting the object surface for two objects such as a robot arm and a workpiece, and determine whether or not they intersect. Many. However, an actual object usually has a complicated shape, and if the combination of surfaces between two objects is checked comprehensively, the amount of calculation becomes enormous.

【0005】この対策として、論文(「マニピュレータ
の障害物回避」尾崎 弘明著、日本ロボット学会誌、Vo
l.2 No.6 (December 1984))では、図13に示すよう
に、2つの物体が直方体であることを前提とし、さらに
物体の姿勢への考慮を省いて交差判定条件を簡略化でき
る球で近似した上で、交差の有無を調べる干渉チェック
方法が提案されている。干渉の可能性があれば、その直
方体を逐次分割してチェックすることによって近似の精
度を高めつつ、処理全体の高速化を図っている。
As a countermeasure against this, a paper (“Manipulator Avoidance of Obstacles” by Hiroaki Ozaki, Journal of the Robotics Society of Japan, Vo
l.2 No.6 (December 1984)) assumes that the two objects are rectangular parallelepiped as shown in FIG. 13, and furthermore, omits the consideration of the posture of the objects and can simplify the intersection determination condition. An interference check method for examining the presence or absence of intersection after approximation is proposed. If there is a possibility of interference, the rectangular parallelepiped is sequentially divided and checked, thereby increasing the accuracy of approximation and speeding up the entire processing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直方体逐次分割方式では、2物体が直方体のみに限定さ
れている。そのため、本方式を実際に適用する場合に
は、干渉チェックの対象物体を1個の直方体で粗く近似
するか、あるいは複数の直方体の組合せで表現する必要
があり、直方体でない物体に対する適用の難しさがあ
る。
However, in the conventional rectangular parallelepiped sequential division method, two objects are limited to a rectangular parallelepiped only. Therefore, when this method is actually applied, it is necessary to roughly approximate the object to be subjected to the interference check with a single rectangular parallelepiped, or to represent a combination of a plurality of rectangular parallelepipeds. There is.

【0007】一方、他の先行技術(特開昭62−437
06号、特開平1−173205号)には、図14に示
すように、干渉チェック処理を効率化するために、ロボ
ットの各アームを球でそれぞれ近似して、概略的な干渉
チェックを実施して干渉チェックの対象となる物体の組
合せを最初に削減することが提案されている。
On the other hand, another prior art (JP-A-62-437)
No. 06, JP-A-1-173205), as shown in FIG. 14, in order to increase the efficiency of the interference check processing, each arm of the robot is approximated by a sphere and a rough interference check is performed. It has been proposed that the number of combinations of objects to be checked for interference be reduced first.

【0008】しかしながら、ロボットの各アームを球近
似すると、たとえば多数のワークが広い領域に配置さ
れ、ロボットが移動しながら作業するような広範囲の作
業では干渉チェックの計算量が膨大になり、処理効率の
改善は十分でない。
However, when each arm of the robot is approximated by a sphere, for example, a large number of works are arranged in a wide area, and in a wide range of work in which the robot moves while moving, the calculation amount of the interference check becomes enormous and the processing efficiency increases. The improvement is not enough.

【0009】本発明の目的は、干渉チェックの対象物体
の適用範囲を拡大し、高精度で効率的な干渉チェックを
実施できるロボットの干渉チェック方法を提供すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a robot interference check method capable of expanding the applicable range of an object to be subjected to interference check and performing a highly accurate and efficient interference check.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、干渉チェック
の対象となる2つの物体のうち、一方を一般形状柱に近
似し、他方を直方体に近似する近似工程と、直方体の外
接球および一般形状柱を、一般形状柱の底面と平行な平
面に投影した底面投影図および一般形状柱の底面に垂直
な側面に投影した側面投影図において、2つの投影図形
が共有点を持つ干渉必要条件を判定する必要条件判定工
程、および外接球の中心が一般形状柱に内包される干渉
十分条件を判定する十分条件判定工程と、干渉必要条件
を満足するが干渉十分条件を満足しなかった場合に、直
方体に近似した物体をより小さな複数の直方体に分割す
る工程とを含み、分割工程で分割された直方体と一般形
状柱に近似された物体とを用いて、前記必要条件判定工
程および十分条件判定工程へ戻ることを特徴とするロボ
ットの干渉チェック方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, an approximation step of approximating one of two objects to be subjected to an interference check to a general shape column and approximating the other to a rectangular parallelepiped; In the bottom view projected on the plane parallel to the bottom of the general shape column and the side view projected on the side perpendicular to the bottom of the general shape column, the interference requirement where the two projected figures have a common point is described. A necessary condition determination step to determine, and a sufficient condition determination step to determine a sufficient interference condition in which the center of the circumscribed sphere is included in the general shape column, and when the interference necessary condition is satisfied but the interference sufficient condition is not satisfied, Dividing the object approximated to a rectangular parallelepiped into a plurality of smaller rectangular parallelepiped, using the rectangular parallelepiped divided in the dividing step and the object approximated to the general shape column, the necessary condition determination step and sufficient conditions An interference checking method for a robot, characterized by returning to the constant process.

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】本発明に従えば、図1に示すように、多角
柱や円柱のような、線分と円弧の組合せから成る底面形
状を垂直方向に引き伸ばした一般形状柱(板材も含む)
にも干渉チェックを適用することができる。したがっ
て、従来の直方体と直方体との組合せ以外にも、対象物
体の適用範囲を拡大でき、高精度に形状近似できるとと
もに、干渉チェック形状モデルの作成を効率化できる。
本手法はロボットとワークもしくは周辺設備との干渉チ
ェックだけでなく、2台のロボット間の干渉チェックに
も適用できる。また、一般形状柱の底面投影図および側
面投影図に分けて干渉の有無を調べることによって、2
次元的な数値計算で足りるため、高速な干渉チェックを
実施できる。
According to the present invention, as shown in FIG. 1, a general shape column (including a plate material), such as a polygonal column or a cylinder, in which a bottom shape composed of a combination of a line segment and an arc is elongated in a vertical direction.
Also, the interference check can be applied. Therefore, in addition to the conventional combination of a rectangular parallelepiped and a rectangular parallelepiped, the applicable range of the target object can be expanded, the shape can be approximated with high accuracy, and the creation of an interference check shape model can be made more efficient.
This method can be applied not only to interference check between a robot and a work or peripheral equipment, but also to interference check between two robots. In addition, by examining the presence or absence of interference by dividing into a bottom projection view and a side projection view of a general shape column, 2
Since dimensional numerical calculations are sufficient, a high-speed interference check can be performed.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図2は、本発明に係る干渉必要条
件を示す説明図である。一般形状柱1と直方体2との干
渉必要条件について説明する。直方体2に外接する球2
aを算出し、この外接球2aが一般形状柱と交差しない
場合には元の直方体2でも干渉の可能性は無しと判定で
きる。一方、外接球2aが一般形状柱1と交差する場合
には干渉の可能性が有るため、より詳細な干渉チェック
に移行することになる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing interference requirements according to the present invention. The necessary interference condition between the general-shaped column 1 and the rectangular parallelepiped 2 will be described. Ball 2 circumscribing cuboid 2
is calculated, and if the circumscribed sphere 2a does not intersect with the general shape column, it can be determined that there is no possibility of interference even in the original rectangular parallelepiped 2. On the other hand, if the circumscribed sphere 2a intersects with the general-shaped column 1, there is a possibility of interference, so the process shifts to a more detailed interference check.

【0017】干渉必要条件の判定では、一般形状柱1の
底面と平行なXY平面に投影した底面投影図と、一般形
状柱1の底面に垂直なZ軸と平行な側面に投影した側面
投影図とに分けて、その両方で共有点を持つか否かで判
定する。すなわち図2(1)に示すように、直方体2の
外接球2aおよび一般形状柱1をXY平面に投影して、
両者の投影図形が共有点を持つか否かでXY平面での干
渉を判定できる。また、図2(2)に示すように、直方
体2の外接球2aおよび一般形状柱1をたとえばXZ平
面に投影して、一般形状柱1の底面の高さレベルと上面
の高さレベルとの間に外接球2aの投影図形(円)が一
部でも位置するか否かで高さレベルでの干渉を判定でき
る。
In the determination of the interference necessary condition, a bottom projection projected on an XY plane parallel to the bottom of the general-shaped column 1 and a side projection projected on a side parallel to the Z-axis perpendicular to the bottom of the general-shaped column 1 It is determined whether or not both have a common point. That is, as shown in FIG. 2A, the circumscribed sphere 2a and the general-shaped column 1 of the rectangular parallelepiped 2 are projected on an XY plane,
Interference on the XY plane can be determined based on whether or not both projected figures have a common point. Further, as shown in FIG. 2 (2), the circumscribed sphere 2a of the rectangular parallelepiped 2 and the general shape column 1 are projected on, for example, an XZ plane, and the height level of the bottom surface of the general shape column 1 and the height level of the upper surface are determined. Interference at the height level can be determined based on whether or not even a part of the projected figure (circle) of the circumscribed sphere 2a is positioned therebetween.

【0018】この干渉必要条件を満足する場合、次に干
渉十分条件を判定する。干渉十分条件でも同様に、底面
投影図と側面投影図とに分けて考えることができ、外接
球2aの中心が一般形状柱1の内部に含まれる場合には
干渉が確実となる。
If the interference requirement is satisfied, then a sufficient interference condition is determined. Similarly, even under the condition of sufficient interference, the projection can be divided into a bottom projection view and a side projection view. When the center of the circumscribed sphere 2a is included in the interior of the general shape column 1, the interference is ensured.

【0019】干渉必要条件が成立し、干渉十分条件が成
立しない場合は、干渉の有無を判定できないため、直方
体2を数個の小さな直方体に分割して、各直方体につい
て一般形状柱1との干渉必要条件および干渉十分条件を
判定する。
If the necessary interference condition is satisfied and the sufficient interference condition is not satisfied, the presence or absence of interference cannot be determined. Therefore, the rectangular parallelepiped 2 is divided into several small rectangular parallelepipeds, and each rectangular parallelepiped interferes with the general shape column 1. The necessary conditions and sufficient interference conditions are determined.

【0020】こうした干渉必要条件の判定、干渉十分条
件の判定および直方体の分割を繰り返すことによって、
必要な精度で干渉の有無を判定できる。
By repeating the determination of the necessary interference condition, the determination of the sufficient interference condition, and the division of the rectangular parallelepiped,
The presence or absence of interference can be determined with necessary accuracy.

【0021】図3は、多角柱と直方体との干渉を調べる
手法を示す説明図である。多角柱E1は、底面の頂点P
0〜Pn-1、上面の頂点Q0〜Qn-1、高さhを有し、点P
0は座標軸原点に位置し、各点の座標はPi(Xi,Yi,0),Q
i(Xi,Yi,h)で表される。ここで、頂点P0〜Pn-1は、P
0→P1→ … →Pn-1に向かうとき、左側が多角柱の内
部となる向きにとるものとする。直方体E2は、長さ
w、k、dの3辺と、重心G(Xd,Yd,Zd)を有する。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method for examining interference between a polygonal prism and a rectangular parallelepiped. The polygonal column E1 has a vertex P
0 to Pn-1, top vertices Q0 to Qn-1, height h, and point P
0 is located at the origin of the coordinate axis, and the coordinates of each point are Pi (Xi, Yi, 0), Q
It is represented by i (Xi, Yi, h). Here, the vertices P0 to Pn-1 are P
When going toward 0 → P1 →... → Pn−1, the left side should be oriented inside the polygonal prism. The rectangular parallelepiped E2 has three sides of lengths w, k, and d, and a center of gravity G (Xd, Yd, Zd).

【0022】このとき、直方体E2の外接球E2aの半
径rは、 r = (w2+k2+d21/2/2 …(1) となり、外接球E2aの中心と重心Gが一致する。
At this time, the radius r of the circumscribed sphere E2a of the rectangular parallelepiped E2 is r = (w 2 + k 2 + d 2 ) 1/2 / 2 (1), and the center of the circumscribed sphere E2a coincides with the center of gravity G.

【0023】多角柱E1と直方体E2との干渉必要条件
は、多角柱E1と外接球E2aとが交差するか、あるい
は外接球E2aが多角柱E1の内部に含まれることであ
る。一方、干渉十分条件は、外接球E2aの中心が多角
柱E1の内部に含まれることである。
The necessary condition for interference between the polygonal column E1 and the rectangular parallelepiped E2 is that the polygonal column E1 intersects with the circumscribed sphere E2a or that the circumscribed sphere E2a is included in the interior of the polygonal column E1. On the other hand, the sufficient interference condition is that the center of the circumscribed sphere E2a is included inside the polygonal column E1.

【0024】干渉必要条件に関して、XY平面とZ軸方
向に分けて考える。XY平面において、a)重心Gを中
心とする半径rの円が線分PiPi+1(i=0,…,n-1;
Pn=P0とする)と交差する、b)重心Gが多角形P0
P1…Pn-1 の内部に存在する、のいずれかの条件を満
足すれば足りる。
The interference requirements are considered separately for the XY plane and the Z-axis direction. In the XY plane, a) a circle having a radius r centered on the center of gravity G is a line segment PiPi + 1 (i = 0,..., N-1;
Pn = P0) and b) the center of gravity G is polygon P0
It suffices to satisfy any one of the following conditions: P1 ... Pn-1.

【0025】条件a)に関して、図4に示すように、多
角柱E1と外接球E2aのXY平面への射影を考える
と、直線PiPi+1の方程式は、 (Yi+1-Yi)(X-Xi)-(Xi+1-Xi)(Y-Yi) = 0 …(2) によって表される。
Regarding the condition a), as shown in FIG. 4, when the projection of the polygonal prism E1 and the circumscribed sphere E2a onto the XY plane is considered, the equation of the straight line PiPi + 1 is represented by (Yi + 1-Yi) (X− Xi) − (Xi + 1−Xi) (Y−Yi) = 0 (2)

【0026】この線分PiPi+1が線分PiPi+1に対して
垂直な直線GHと交わるか、すなわち両端点Pi、Pi+1
が直線GHの両側に位置するか否かを、 {(Xi+1-Xi)(Xi+1-Xd)+(Yi+1-Yi)(Yi+1-Yd)}* {(Xi+1-Xi)(Xi-Xd)+(Yi+1-Yi)(Yi-Yd)} < 0 …(3) によって判定する。
Whether this line segment PiPi + 1 intersects a straight line GH perpendicular to the line segment PiPi + 1, that is, both end points Pi and Pi + 1
Is located on both sides of the straight line GH, ((Xi + 1-Xi) (Xi + 1-Xd) + (Yi + 1-Yi) (Yi + 1-Yd)) * {(Xi + 1 -Xi) (Xi-Xd) + (Yi + 1-Yi) (Yi-Yd)} <0 (3)

【0027】式(3)が成立し、かつ次式(4)のよう
に、線分PiPi+1と重心G(Xd,Yd,Zd)との距離dが半径
rより小さい場合(d<r)に必要条件が満たされる。
When the equation (3) is satisfied and the distance d between the line segment PiPi + 1 and the center of gravity G (Xd, Yd, Zd) is smaller than the radius r as shown in the following equation (4) (d <r ) The requirements are met.

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】式(3)が成立しない場合には、次式
(5)のように、端点Piと重心Gとの距離が半径rよ
り小さい場合に必要条件が満たされる。
If the equation (3) does not hold, the necessary condition is satisfied when the distance between the end point Pi and the center of gravity G is smaller than the radius r as in the following equation (5).

【0030】 r>{ (Yi-Yd)2 + (Xi-Xd)21/2 …(5) 次に、条件b)に関して、図5および次式(6)に示す
ように、重心Gからの多角形P0P1…Pn-1の各辺に対
する中心角の和を計算し、和が2πである場合は重心G
が多角形P0P1…Pn-1の内部に含まれると判定でき
る。
R> {(Yi-Yd) 2 + (Xi-Xd) 21/2 (5) Next, regarding the condition b), as shown in FIG. 5 and the following equation (6), the center of gravity G From the center angles of the polygons P0P1... Pn-1 with respect to each side, and if the sum is 2π, the center of gravity G
Are contained inside the polygons P0P1... Pn-1.

【0031】[0031]

【数2】 (Equation 2)

【0032】したがって、式(3)かつ式(4)、ある
いは式(5)または式(6)が成立する場合に、XY平
面における干渉必要条件を満足する。
Therefore, when the expressions (3) and (4), or the expressions (5) or (6) are satisfied, the interference requirement on the XY plane is satisfied.

【0033】次にZ軸方向に関して、外接球E2aと多
角柱E1との干渉必要条件は、次式(7)で表される。
Next, in the Z-axis direction, the necessary interference condition between the circumscribed sphere E2a and the polygonal column E1 is expressed by the following equation (7).

【0034】 | Zd - h/2 | < h/2 + r …(7) したがって、式(3)かつ式(4)、あるいは式(5)
または式(6)が成立し、かつ式(7)が成立した場合
に、多角柱E1と直方体E2との干渉必要条件を満足す
る。
| Zd−h / 2 | <h / 2 + r (7) Therefore, Equation (3) and Equation (4) or Equation (5)
Alternatively, when Expression (6) is satisfied and Expression (7) is satisfied, the interference requirement between the polygonal prism E1 and the rectangular parallelepiped E2 is satisfied.

【0035】次に多角柱E1と直方体E2との干渉十分
条件に関して、外接球E2aの中心が多角柱E1の内部
に含まれることであるから、式(6)と式(7)におい
て半径r=0とした条件が共に成立することである。
Next, regarding sufficient interference conditions between the polygonal column E1 and the rectangular parallelepiped E2, since the center of the circumscribed sphere E2a is included in the polygonal column E1, the radius r = That is, the condition of 0 is satisfied.

【0036】図6は、円柱と直方体との干渉条件を調べ
る手法を示す説明図である。円柱E3は、座標原点を中
心にZ軸に沿って配置され、底面の中心(0,0,-h/2)、上
面の中心(0,0,h/2) 、半径R、高さhを有する。直方体
E2は、長さw、k、dの3辺と、重心G(Xd,Yd,Zd)を
有する。このとき、直方体E2の外接球E2aの半径r
は、 r = (w2+k2+d21/2/2 …(1) となる。また、重心GとZ軸との距離Lは、L=(Xd2
+Yd21/2 となる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of examining the interference condition between a cylinder and a rectangular parallelepiped. The cylinder E3 is arranged along the Z axis with the coordinate origin at the center, the center of the bottom surface (0,0, -h / 2), the center of the top surface (0,0, h / 2), the radius R, and the height h. Having. The rectangular parallelepiped E2 has three sides of lengths w, k, and d, and a center of gravity G (Xd, Yd, Zd). At this time, the radius r of the circumscribed sphere E2a of the rectangular parallelepiped E2
Is: r = (w 2 + k 2 + d 2 ) 1/2 / 2 (1) The distance L between the center of gravity G and the Z axis is L = (Xd 2
+ Yd 2 ) 1/2 .

【0037】まず干渉必要条件に関して、a)XY平面
において、距離Lが半径Rと半径rとの合計以下である
こと、すなわち L ≦ R+r …(10) が成立すること、b)Z軸方向において、 | Zd | ≦ h/2+r …(11) が成立すること、の両方を満足する必要がある。
First, regarding the interference requirement, a) that the distance L is equal to or less than the sum of the radius R and the radius r in the XY plane, that is, L ≦ R + r (10) is satisfied, and b) in the Z-axis direction. , | Zd | ≦ h / 2 + r (11) must be satisfied.

【0038】次に干渉十分条件に関して、外接球E2a
の中心が円柱E3の内部に含まれることであるから、式
(10)と式(11)において半径r=0とした条件が
共に成立することである。
Next, regarding sufficient interference conditions, the circumscribed sphere E2a
Is included in the inside of the cylinder E3, so that both the conditions of the radius r = 0 in the equations (10) and (11) are satisfied.

【0039】図7は、ロボットとワーク物体との概略的
な干渉チェックを行う手法を示す説明図である。広範囲
に渡って作業するロボットに対して詳細な干渉チェック
を始めると、干渉位置を見つけ出すまでに膨大な計算が
必要になる。そこで、詳細な干渉チェックに先だって、
概略的な干渉チェックを行うことが好ましい。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of performing a general interference check between a robot and a work object. When a detailed interference check is started for a robot working over a wide area, a huge amount of calculation is required to find an interference position. Therefore, prior to the detailed interference check,
It is preferable to perform a general interference check.

【0040】従来は、図14に示したように、ロボット
の各アームを個別の球で近似していたが、広範囲にわた
って作業する場合には概略チェックの計算量はかなり多
くなる。本発明では、ロボット5の動作範囲を全て内包
する球5aと対象ワーク6を内包する球6aとを算出し
て、2つの球5a、6aで近似することによって概略チ
ェックの計算量を大幅に削減している。
Conventionally, as shown in FIG. 14, each arm of the robot is approximated by an individual sphere. However, when working over a wide range, the amount of calculation of the general check is considerably large. In the present invention, the sphere 5a including the entire operation range of the robot 5 and the sphere 6a including the target work 6 are calculated and approximated by the two spheres 5a and 6a, thereby greatly reducing the calculation amount of the rough check. doing.

【0041】まず干渉必要条件に関して、2つの球5
a、6aの半径r1、r2、各球の中心間距離dとする
と、 d > r1+r2 …(12) が成立するとき、球5a、6a同士が交差せず、ロボッ
ト5と対象ワーク6との干渉必要条件を満足しない。こ
うした概略的なチェックで干渉しないことが判明すれ
ば、それ以降、詳細な干渉チェックを行う必要がなくな
る。
First, regarding the interference requirements, two spheres 5
Assuming that radii r1 and r2 of a and 6a and distance d between the centers of the respective spheres, when d> r1 + r2 (12), the spheres 5a and 6a do not intersect with each other, and the robot 5 interferes with the target work 6. Does not meet the requirements. If it is found that there is no interference in such a schematic check, it is not necessary to perform a detailed interference check thereafter.

【0042】図8は、本発明の実施の一形態を示すフロ
ーチャートである。ここでは、ロボット1台と環境物体
群との干渉チェックを対象とし、直方体を逐次分割する
詳細チェックにおいて環境物体を一般形状柱でモデル化
し、ロボットアームを複数の直方体の組合せでモデル化
した例を説明するが、こうした手法はロボット同士の干
渉チェックにも適用可能である。
FIG. 8 is a flowchart showing an embodiment of the present invention. In this example, an interference object between one robot and a group of environmental objects is targeted. In the detailed check for sequentially dividing a rectangular parallelepiped, an environmental object is modeled by a general shape column, and a robot arm is modeled by a combination of a plurality of rectangular solids. As will be described, such a method can also be applied to an interference check between robots.

【0043】まずステップa1において、環境の中から
チェック対象となる物体を1つ選択し、ステップa2で
図7で説明した概略干渉チェックを実施する。ステップ
a3で、概略チェックの干渉必要条件が成立しなけれ
ば、当該物体との干渉は無いと判定し、次の環境物体に
対する干渉チェックに移行する。ステップa4で、チェ
ック対象となる環境物体が残っていれば、ステップa1
から再開するが、無ければ干渉チェックを終了する。
First, in step a1, one object to be checked is selected from the environment, and in step a2, the general interference check described with reference to FIG. 7 is performed. In step a3, if the interference requirement for the general check is not satisfied, it is determined that there is no interference with the object, and the process shifts to interference check for the next environmental object. In step a4, if there are any remaining environmental objects to be checked, step a1
, But if not, the interference check ends.

【0044】概略チェックの干渉必要条件が成立する
と、ステップa5に移行して、ロボットのアームの中か
ら対象物体を1つ選択し、ステップa6で選択したロボ
ット物体と環境物体との間で、図2〜図6で説明した干
渉必要条件を判定する。
When the interference necessary condition for the outline check is satisfied, the process proceeds to step a5, where one target object is selected from the robot arm, and the robot object selected in step a6 and the environmental object are compared with each other. The interference requirement described in FIGS.

【0045】図9は、ステップa6の動作を示すフロー
チャートである。ステップb1において、ロボット物体
を近似した直方体の外接球を生成し、ステップb2で図
3で説明したように、一般形状柱と外接球とが交差する
か否かを判定し、交差すればステップb3に移行して干
渉必要条件を満足すると判定して終了する。一方、交差
しなければ、ステップb4に移行して干渉必要条件を満
足しないと判定して終了する。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of step a6. In step b1, a circumscribed sphere of a rectangular parallelepiped approximating the robot object is generated, and as described with reference to FIG. 3 in step b2, it is determined whether or not the general shape column and the circumscribed sphere intersect. Then, it is determined that the interference requirement is satisfied, and the process ends. On the other hand, if they do not intersect, the process proceeds to step b4, where it is determined that the interference requirement is not satisfied, and the process ends.

【0046】次に図8のステップa7に戻って、詳細チ
ェックの干渉必要条件を満足しなければ、当該ロボット
物体と環境物体との間には干渉は無いと判定し、次のロ
ボット物体に対する干渉チェックに移行する。ステップ
a8で、チェック対象となるロボット物体が残っていれ
ば、ステップa5から再開するが、無ければステップa
4に移行して、さらに環境物体の残りの有無を判定す
る。一方、ステップa7で詳細チェックの干渉必要条件
を満足していると、次のステップa9で図2〜図6で説
明した干渉十分条件を判定する。
Next, returning to step a7 in FIG. 8, if the interference requirement of the detailed check is not satisfied, it is determined that there is no interference between the robot object and the environmental object, and the interference with the next robot object is determined. Move to check. If there is any robot object to be checked in step a8, the process is restarted from step a5.
Then, the process proceeds to 4 to determine whether there is any remaining environmental object. On the other hand, if the interference requirement for the detailed check is satisfied in step a7, the interference sufficient condition described in FIGS. 2 to 6 is determined in the next step a9.

【0047】図10は、ステップa9の動作を示すフロ
ーチャートである。ステップc1において、一般形状柱
が外接球の中心を含むか否かを判定し、球中心を含んで
いればステップc2に移行して干渉十分条件を満足する
と判定して終了する。一方、球中心を含んでいなけれ
ば、ステップc3に移行して干渉十分条件を満足しない
と判定して終了する。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of step a9. In step c1, it is determined whether or not the general-shaped column includes the center of the circumscribed sphere. If the column includes the center of the sphere, the process proceeds to step c2 to determine that the sufficient interference condition is satisfied, and ends. On the other hand, if it does not include the center of the sphere, the process proceeds to step c3, where it is determined that the sufficient interference condition is not satisfied, and the process ends.

【0048】次に図8のステップa10に戻って、詳細
チェックの干渉十分条件を満足していれば当該ロボット
物体と環境物体との間に干渉ありと判定して終了する。
一方、詳細チェックの干渉十分条件を満足しなければ、
ステップa11に移行して、当該ロボット物体と環境物
体と間の距離の余裕が所定の干渉チェック精度より小さ
いか否かを判定する。こうした物体間距離の余裕が無け
れば、干渉ありと判定して終了する。物体間距離に余裕
が有れば、ステップa12に移行して、ロボット物体を
近似した直方体をより小さな複数の直方体に分割して近
似した後、ステップa6に戻り、分割した直方体に関す
る詳細チェックを繰り返し実施する。
Next, returning to step a10 in FIG. 8, if the interference sufficient condition for the detailed check is satisfied, it is determined that there is interference between the robot object and the environmental object, and the processing is terminated.
On the other hand, if the sufficient conditions for interference of the detailed check are not satisfied,
The process proceeds to step all to determine whether or not the margin of the distance between the robot object and the environmental object is smaller than a predetermined interference check accuracy. If there is no allowance for the distance between the objects, it is determined that there is interference, and the process ends. If there is a margin in the distance between the objects, the process proceeds to step a12, in which the rectangular parallelepiped approximating the robot object is divided into a plurality of smaller rectangular parallelepipeds and approximated. Then, the process returns to step a6, and the detailed check on the divided rectangular parallelepiped is repeated. carry out.

【0049】こうして当該ロボット物体と環境物体との
間の概略的な干渉チェックや詳細な干渉チェックを行
い、さらに干渉の有無が微妙な箇所においては複数の直
方体モデルに分割しながら干渉チェックを繰り返すこと
によって、迅速で確実な干渉チェックを行うことができ
る。
In this manner, a rough interference check and a detailed interference check between the robot object and the environment object are performed, and further, in a place where the presence or absence of interference is delicate, the interference check is repeated while being divided into a plurality of rectangular parallelepiped models. As a result, a quick and reliable interference check can be performed.

【0050】図11は本発明に係る干渉チェック方法が
適用可能なロボットシステムの一例を示す説明図であ
り、図12はワークの一例を示す斜視図である。このロ
ボットシステム20は、造船小組立工程の溶接ロボット
や橋梁塗装ロボットとして使用され、6軸垂直多関節型
ロボット21を旋回テーブル22に取り付け、X軸レー
ル23およびY軸レール24の上に搭載して構成され
る。コンベヤローラ30の上には、図12のワーク40
が搭載される。ワーク40は、切り欠き部41aを有す
る平板状の主板41に板状の部材42、43を垂直に立
てて、両者を溶接するものである。
FIG. 11 is an explanatory view showing an example of a robot system to which the interference check method according to the present invention can be applied, and FIG. 12 is a perspective view showing an example of a work. The robot system 20 is used as a welding robot or a bridge painting robot in a small shipbuilding assembly process. A 6-axis vertical articulated robot 21 is mounted on a turning table 22 and mounted on an X-axis rail 23 and a Y-axis rail 24. It is composed. On the conveyor roller 30, the work 40 of FIG.
Is mounted. The work 40 is formed by vertically setting plate-shaped members 42 and 43 on a flat main plate 41 having a notch 41a and welding them together.

【0051】ロボット21の姿勢やレール上の走行位置
は、ロボットコントローラ(不図示)によって制御され
る。ロボットコントローラに搭載される動作プログラム
は、別の計算機上でも作成することができ、こうした干
渉チェックもプログラム作成の後に計算機上で実施され
る。
The posture of the robot 21 and the traveling position on the rail are controlled by a robot controller (not shown). The operation program mounted on the robot controller can be created on another computer, and such an interference check is also executed on the computer after the program is created.

【0052】ワーク40とロボット21との間の干渉チ
ェック物体間距離余裕は、たとえば溶接作業時に1m
m、それ以外の時は20mmに設定している。
The allowance for interference check between the workpiece 40 and the robot 21 is, for example, 1 m during welding work.
m, and at other times, 20 mm.

【0053】溶接作業時は、ロボットアームおよびアー
ム先端に装着された溶接ツールをワーク40に非常に接
近させる必要がある。ワーク40の形状も、直方体など
の単純な形状であることは稀であり、一般には図12の
ような複雑な多種類の形状を持つことが多い。従来の干
渉チェック方法では、対象ワークを直方体で近似してい
たため、複雑な形状になると多数の直方体の組合せモデ
ルで近似しなければ精度の良い結果は得られない。しか
も、対象ワークの種類が多いと、この組合せモデルの作
成に多大な時間を要する。
During the welding operation, the robot arm and the welding tool mounted on the tip of the arm need to be brought very close to the work 40. The shape of the work 40 is also rarely a simple shape such as a rectangular parallelepiped, and generally has many complicated shapes as shown in FIG. In the conventional interference check method, the target work is approximated by a rectangular parallelepiped. Therefore, if the shape is complicated, accurate results cannot be obtained unless approximated by a combination model of many rectangular parallelepipeds. Moreover, if there are many types of target works, it takes a lot of time to create this combination model.

【0054】そこで、対象ワークに近い形状を持つモデ
ルほど分割物体数が少なくて済み、たとえば板状部材や
柱状部材などを包含する一般形状柱を近似モデルとして
採用することによって、分割物体の数をあまり増やすこ
となく、高精度にかつモデル作成に手間をかけずに干渉
チェックを実施できる。
Therefore, a model having a shape closer to the target work requires a smaller number of divided objects. For example, by adopting a general-shaped column including a plate-like member or a columnar member as an approximate model, the number of divided objects can be reduced. The interference check can be performed with high accuracy and without any trouble in model creation without increasing the number of interferences.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、従
来の直方体と直方体との組合せ以外の一般形状柱にも対
象物体の適用範囲を拡大でき、高精度にかつモデル作成
に手間をかけずに干渉チェックを実施できる。また、一
般形状柱の底面投影図および側面投影図に分けて干渉の
有無を調べることによって、2次元的な数値計算で足り
るため、高速な干渉チェックを実施できる。
As described in detail above, according to the present invention, the applicable range of the target object can be extended to a general shape column other than the combination of the conventional rectangular parallelepiped and the rectangular parallelepiped, and it takes time and effort to create a model with high accuracy. Interference check can be performed without using In addition, by examining the presence or absence of interference by dividing the projection into a bottom projection view and a side projection view of a general-shaped column, two-dimensional numerical calculation is sufficient, so that a high-speed interference check can be performed.

【0056】[0056]

【0057】[0057]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る干渉チェック方法が適用される物
体形状を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an object shape to which an interference check method according to the present invention is applied.

【図2】本発明に係る干渉必要条件を示す説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing interference requirements according to the present invention.

【図3】多角柱と直方体との干渉条件を調べる手法を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method for examining an interference condition between a polygonal prism and a rectangular parallelepiped.

【図4】多角柱E1と外接球E2aのXY平面への射影
図である。
FIG. 4 is a projection view of the polygonal column E1 and the circumscribed sphere E2a on the XY plane.

【図5】多角柱E1のXY平面への射影図である。FIG. 5 is a projection view of the polygonal column E1 on the XY plane.

【図6】円柱と直方体との干渉条件を調べる手法を示す
説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of examining an interference condition between a cylinder and a rectangular parallelepiped.

【図7】ロボットとワークとの概略干渉チェックの方法
を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of checking for a general interference between a robot and a workpiece.

【図8】本発明の実施の一形態を示すフローチャートで
ある。
FIG. 8 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.

【図9】ステップa6の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of step a6.

【図10】ステップa9の動作を示すフローチャートで
ある。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of step a9.

【図11】本発明に係る干渉チェック方法が適用可能な
ロボットシステムの一例を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a robot system to which the interference check method according to the present invention can be applied.

【図12】ワークの一例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing an example of a work.

【図13】従来の直方体逐次分割方式の説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram of a conventional rectangular parallelepiped sequential division method.

【図14】他の先行技術の例を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing another example of the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 一般形状柱 2 直方体 2a 外接球 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 General shape column 2 Rectangular parallelepiped 2a Bounding sphere

フロントページの続き (72)発明者 本多 文博 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (72)発明者 平山 真明 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 昭64−48107(JP,A) 特開 平1−180602(JP,A) 特開 平8−108383(JP,A) 尾崎弘明、マニピュレータの障害物回 避、日本ロボット学会誌、1984年12月、 Vo.2 No.6、第76頁〜第80頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 19/06 G05B 19/4093 Continued on the front page (72) Fumihiro Honda 1-1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Inside the Akashi Plant (72) Inventor Masaaki Hirayama 1-1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo (56) References JP-A-64-48107 (JP, A) JP-A-1-180602 (JP, A) JP-A 8-108383 (JP, A) Hiroaki Ozaki, Obstacle of manipulator Evacuation, Journal of the Robotics Society of Japan, December 1984, Vo. 2 No. 6, page 76 to page 80 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B25J 19/06 G05B 19/4093

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 干渉チェックの対象となる2つの物体の
うち、一方を一般形状柱に近似し、他方を直方体に近似
する近似工程と、 直方体の外接球および一般形状柱を、一般形状柱の底面
と平行な平面に投影した底面投影図および一般形状柱の
底面に垂直な側面に投影した側面投影図において、2つ
の投影図形が共有点を持つ干渉必要条件を判定する必要
条件判定工程、および外接球の中心が一般形状柱に内包
される干渉十分条件を判定する十分条件判定工程と、 干渉必要条件を満足するが干渉十分条件を満足しなかっ
た場合に、直方体に近似した物体をより小さな複数の直
方体に分割する工程とを含み、 分割工程で分割された直方体と一般形状柱に近似された
物体とを用いて、前記必要条件判定工程および十分条件
判定工程へ戻ることを特徴とするロボットの干渉チェッ
ク方法。
1. An approximation step of approximating one of two objects to be subjected to interference check to a general shape column and approximating the other to a rectangular parallelepiped. A necessary condition determining step of determining an interference requirement where two projected figures have a common point in a bottom projection projected on a plane parallel to the bottom and a side projection projected on a side perpendicular to the bottom of the general shape column; and A sufficient condition determination step for determining a sufficient interference condition in which the center of the circumscribed sphere is included in the general shape column; and, when the interference necessary condition is satisfied but the interference sufficient condition is not satisfied, the object approximated to a rectangular parallelepiped is reduced to a smaller size. Dividing into a plurality of rectangular parallelepiped, and using the rectangular parallelepiped divided in the dividing step and the object approximated to the general shape column, returning to the necessary condition determining step and the sufficient condition determining step. Robot interference check method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4569390B2 (en) * 2005-06-02 2010-10-27 トヨタ自動車株式会社 Apparatus and method for collision detection between objects
JP5250858B2 (en) * 2007-05-08 2013-07-31 株式会社Ihi Multiple robot collision detection method and robot apparatus
JP4545171B2 (en) * 2007-05-17 2010-09-15 正樹 佐藤 Cutting simulation method, cutting simulation program, recording medium recording cutting simulation program, modeling method, modeling method program, and recording medium recording medium
JP5553373B2 (en) * 2008-03-25 2014-07-16 株式会社Ihi Robot apparatus control method and robot apparatus
US9550295B2 (en) 2013-02-06 2017-01-24 Mitsubishi Electric Corporation Interference check device
JP6998660B2 (en) * 2017-02-21 2022-01-18 株式会社安川電機 Robot simulator, robot system and simulation method
WO2021152843A1 (en) * 2020-01-31 2021-08-05 株式会社Fuji Robot control device and robot control method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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尾崎弘明、マニピュレータの障害物回避、日本ロボット学会誌、1984年12月、Vo.2 No.6、第76頁〜第80頁

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