JP4066922B2 - Robot stop location determination method and robot stop location determination apparatus - Google Patents

Robot stop location determination method and robot stop location determination apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4066922B2
JP4066922B2 JP2003327864A JP2003327864A JP4066922B2 JP 4066922 B2 JP4066922 B2 JP 4066922B2 JP 2003327864 A JP2003327864 A JP 2003327864A JP 2003327864 A JP2003327864 A JP 2003327864A JP 4066922 B2 JP4066922 B2 JP 4066922B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
work
robot
stop
determining
workable
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 - Fee Related
Application number
JP2003327864A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005088164A (en
Inventor
剛 植山
朋見 鬼頭
順 太田
民夫 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Wave Inc
Original Assignee
Denso Wave Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Wave Inc filed Critical Denso Wave Inc
Priority to JP2003327864A priority Critical patent/JP4066922B2/en
Publication of JP2005088164A publication Critical patent/JP2005088164A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4066922B2 publication Critical patent/JP4066922B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

本発明は、複数の作業箇所が存在する作業を例えば移動ロボットによって実行させる場合において、移動ロボットのコストが最小となるような作業計画を作成する際に役立てることができるロボットの停止箇所決定方法及びロボットの停止箇所決定装置に関する。   The present invention relates to a method for determining a stop position of a robot that can be used when creating a work plan that minimizes the cost of the mobile robot, for example, when a work having a plurality of work places is performed by a mobile robot. The present invention relates to a robot stop position determination device.

複数の作業箇所が存在する作業において、移動ロボットを停止させる位置(即ち、停止箇所)は、従来は、作業計画作成者(即ち、作業者)がそれまでの経験に従って適当に決めていた。また、停止箇所で移動ロボットを作業させる場合も、移動ロボットに対してロボットアームの教示を経験的に行うようにしていた。
これに対して、近年、移動ロボットの走行経路(停止箇所を含む)を計算によって求める研究がなされており、その一例として、非特許文献1が知られている。この研究では、移動ロボットのアームの可操作性の評価基準に注目して走行経路を計算し、経路計画(作業計画)を実現するようにしている。尚、本願発明と直接関係するものではないが、関連する分野の技術として、特許文献1、2が知られている。
永谷圭司、平山智信、五福明夫、田中豊著、「操作性を保つ移動マニピュレータの作業場所計画(第7回ロボティクスシンポジア予稿集 pp.329-334(2002-03))」 特開平5−104465号公報 特開平6−337709号公報
In a work where there are a plurality of work points, the position where the mobile robot is stopped (ie, the stop point) has conventionally been appropriately determined by the work plan creator (ie, the worker) according to the experience so far. Also, when a mobile robot is operated at a stop point, the robot arm is empirically taught to the mobile robot.
On the other hand, in recent years, research for obtaining a travel route (including a stop point) of a mobile robot by calculation has been made, and Non-Patent Document 1 is known as an example. In this research, the travel route is calculated by paying attention to the evaluation criteria of the operability of the arm of the mobile robot, and the route plan (work plan) is realized. Although not directly related to the present invention, Patent Documents 1 and 2 are known as technologies in related fields.
Koji Nagatani, Tomonobu Hirayama, Akio Gofuku, Yutaka Tanaka, "Working place planning for mobile manipulators that maintain operability (7th Robotics Symposia Proceedings pp.329-334 (2002-03))" JP-A-5-104465 JP-A-6-337709

しかし、作業者が移動ロボットの停止位置を経験的に決める構成の場合には、最適化が行われていないので、コストを最小にすることができないという問題点があった。また、上記非特許文献1の研究においては、各種のコスト評価に関する考慮が全くなされていないし、また、移動ロボットを移動させながら実行する作業については考察しているが、移動ロボットを所定の箇所に停止させて実行する作業(即ち、高い精度が要求される作業)についての考慮は全くなされていない。   However, in the case of a configuration in which the operator empirically determines the stop position of the mobile robot, there has been a problem that the cost cannot be minimized because optimization has not been performed. In addition, in the research of Non-Patent Document 1, no consideration is given to various cost evaluations, and the work performed while moving the mobile robot is considered, but the mobile robot is placed at a predetermined location. No consideration is given to work that is stopped and executed (that is, work that requires high accuracy).

そこで、本発明の目的は、複数の作業箇所が存在する作業において、移動ロボットの最適な停止箇所を、コストを評価基準として計算により求めることができるロボットの停止箇所決定方法及びロボットの停止箇所決定装置を提供するにある。   Accordingly, an object of the present invention is to determine a robot stop point determination method and a robot stop point determination method capable of obtaining an optimal stop point of a mobile robot by calculation using a cost as an evaluation criterion in a work having a plurality of work points. To provide the equipment.

本発明のロボットの停止箇所決定方法は、複数の作業について、ロボットのロボットアームの可動作業空間内の領域を作業判定領域とすると共に、各作業判定領域内に設定間隔の格子点を配置するステップと、前記各格子点において前記ロボットによる作業が遂行可能であるか否かを判断して前記複数の作業に対応する作業可能領域を設定するステップと、前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように、即ち、集合被覆問題として解くことにより、最少数の作業可能領域で全作業を遂行することができるように前記複数の作業可能領域の重なりを組み合わせるステップと、前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように組み合わせた作業可能領域の重なった領域において、コストである作業遂行時間が最小となる作業箇所を求めることにより、最少停止箇所を決定するステップとを備えたものである。この停止箇所決定方法によれば、複数の作業箇所が存在する作業において、ロボットの停止箇所が最適化される。 The robot stop location determination method according to the present invention includes a step of setting a region in the movable work space of the robot arm of the robot as a work determination region for a plurality of operations, and disposing grid points at set intervals in each work determination region. Determining whether or not work by the robot can be performed at each grid point and setting workable areas corresponding to the plurality of work, and overlapping of the plurality of workable areas is optimal. The overlapping of the plurality of workable areas so that all work can be performed in a minimum number of workable areas by solving as a collective covering problem, and the plurality of workable areas in the region where the overlapping overlap of the work area in combination so that optimal, seek working position the work completion time is the minimum cost The Rukoto, in which a step of determining the minimum stop position. According to this stop location determination method, the stop location of the robot is optimized in the work where there are a plurality of work locations.

また、上記方法の場合、前記各停止箇所において、前記ロボットのロボットアームの作業順序を、スタッカ・クレーン問題を解くことで、最短時間で作業が遂行可能なように最適化するステップを備えることが好ましい。更に、前記各停止箇所の間の前記ロボットの走行台車の走行経路を、グラフ探索のDijkstra法により算出することで前記各停止箇所における作業遂行時間が最小となると共に、前記走行台車の移動距離が最小となるように決定するステップを備えることもより一層好ましい。
一方、本発明のロボットの停止箇所決定装置は、複数の作業について、ロボットのロボットアームの可動作業空間内の領域を作業判定領域とすると共に、各作業判定領域内に設定間隔の格子点を配置する手段と、前記各格子点において前記ロボットによる作業が遂行可能であるか否かを判断して前記複数の作業に対応する作業可能領域を設定する手段と、前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように、即ち、集合被覆問題として解くことにより、最少数の作業可能領域で全作業を遂行することができるように前記複数の作業可能領域の重なりを組み合わせる手段と、前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように組み合わせた作業可能領域の重なった領域において、コストである作業遂行時間が最小となる作業箇所を求めることにより、最少停止箇所を決定する手段とを備えなるところに特徴を有するものである。
Further, in the case of the above-described method, the method includes the step of optimizing the work order of the robot arm of the robot at each stop position so that the work can be performed in the shortest time by solving the stacker / crane problem. preferable. Further, by calculating the travel route of the traveling carriage of the robot between the respective stopping points by the Dijkstra method of graph search, the work execution time at each stopping point is minimized, and the travel distance of the traveling carriage is reduced. It is even more preferred to have the step of determining to be minimal .
On the other hand, the robot stop location determination apparatus of the present invention uses a region in the movable work space of the robot arm of the robot as a work determination region for a plurality of operations, and arranges grid points at set intervals in each work determination region Means for determining whether the work by the robot can be performed at each grid point and setting workable areas corresponding to the plurality of work, and overlapping of the plurality of workable areas. so as to optimize, i.e., by solving a set covering problem, it means for combining overlapping of the plurality of work area so as to be able to perform all operations in the minimum number of work area, the plurality of work in the region where the overlapping overlap of the work area in combination so that optimal region, this determining the working position of the work completion time is the minimum cost Accordingly, it has the characteristics to a location that includes a means for determining the minimum stop position.

この構成の場合、前記各停止箇所において、前記ロボットのロボットアームの作業順序を、スタッカ・クレーン問題を解くことで、最短時間で作業が遂行可能なように最適化する手段を備えることが好ましい。また、前記各停止箇所の間の前記ロボットの走行台車の走行経路を、グラフ探索のDijkstra法により算出することで前記各停止箇所における作業遂行時間が最小となると共に、前記走行台車の移動距離が最小となるように決定する手段を備えることがより一層好ましい構成である。
In the case of this configuration, it is preferable to provide means for optimizing the work order of the robot arm of the robot at each stop so that the work can be performed in the shortest time by solving the stacker / crane problem . In addition, by calculating the travel route of the traveling carriage of the robot between the stop points by the Dijkstra method of graph search, the work execution time at each stop point is minimized, and the travel distance of the traveling carriage is reduced. It is an even more preferable configuration to include a means for determining to be the minimum .

以下、本発明を「複数作業を遂行する移動ロボット(移動マニピュレータ)の最適動作を計画する方法」に適用した一実施例について、図面を参照しながら説明する。まず、図2は、本実施例で用いる移動ロボット1の電気的構成を示すブロック図である。
この図2に示すように、移動ロボット1は、ロボットコントローラ2と、ロボットアーム3と、走行台車4と、電源システム5とを備えて構成されており、周知構成の移動ロボットである(例えば特願2000−262876に記載された移動ロボットを利用しても良い)。上記ロボットコントローラ2は、メモリ6と、CPU7と、制御ドライバ8とを備えて構成されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a “method for planning an optimal operation of a mobile robot (mobile manipulator) that performs a plurality of tasks” will be described with reference to the drawings. First, FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the mobile robot 1 used in this embodiment.
As shown in FIG. 2, the mobile robot 1 includes a robot controller 2, a robot arm 3, a traveling carriage 4, and a power supply system 5. The mobile robot 1 is a well-known mobile robot (for example, a special robot). The mobile robot described in application 2000-262876 may be used). The robot controller 2 includes a memory 6, a CPU 7, and a control driver 8.

このロボットコントローラ2は、教示ペンダント9から与えられた教示データや、パソコン(PC)10から与えられた教示データに基づいて、ロボットアーム3及び走行台車4を制御するように構成されている。教示ペンダント9は、ロボットコントローラ2にケーブルを介して着脱可能に接続されている。また、PC10は、ロボットコントローラ2にケーブルを介して着脱可能に接続されている、または、無線LANを介して接続されている。   The robot controller 2 is configured to control the robot arm 3 and the traveling carriage 4 based on teaching data given from the teaching pendant 9 or teaching data given from a personal computer (PC) 10. The teaching pendant 9 is detachably connected to the robot controller 2 via a cable. The PC 10 is detachably connected to the robot controller 2 via a cable, or is connected via a wireless LAN.

上記PC10は、本実施例の「複数作業を遂行する移動ロボット1の最適動作計画法」を実際に計算するコンピュータであり、その計算を実行するためのシミュレーションプログラムを備えている。この場合、PC10は、オフラインシミュレータである。そして、PC10は、移動ロボットの停止箇所決定装置を構成している。
また、PC10は、複数の作業について、移動ロボット1のロボットアーム3の可動作業空間内の領域を作業判定領域とすると共に、各作業判定領域内に設定間隔の格子点を配置する手段としての機能と、前記各格子点において前記移動ロボット1による作業が遂行可能であるか否かを判断して前記複数の作業に対応する作業可能領域を設定する手段としての機能と、前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように組み合わせる手段としての機能と、前記組み合わせた作業可能領域の重なった領域において、コストが最小となる作業箇所を求めることにより、最少停止箇所を決定する手段としての機能と、前記各停止箇所において、前記移動ロボット1のロボットアーム3の作業順序を最適化する手段としての機能と、前記各停止箇所の間の走行経路を、コストが最小となるように決定する手段としての機能とを備えている。
The PC 10 is a computer that actually calculates the “optimum motion planning method for the mobile robot 1 that performs a plurality of tasks” according to this embodiment, and includes a simulation program for executing the calculation. In this case, the PC 10 is an offline simulator. And PC10 comprises the stop location determination apparatus of a mobile robot.
Further, the PC 10 functions as a means for disposing a region in the movable work space of the robot arm 3 of the mobile robot 1 as a work determination region for a plurality of operations and arranging grid points at set intervals in each work determination region. A function as means for determining whether or not work by the mobile robot 1 can be performed at each grid point and setting workable areas corresponding to the plurality of work, and the plurality of workable areas And a function as a means for determining the minimum stop position by obtaining a work position with the lowest cost in the overlapping area of the combined workable areas. A function as means for optimizing the work sequence of the robot arm 3 of the mobile robot 1 at each stop point; The travel path between, and a function as a means for determining such cost is minimized.

次に、本実施例の「複数作業を遂行する移動ロボット1の最適動作計画法」のシステム(即ち、シミュレーションプログラム)について、図1、図3ないし図9も参照しながら具体的に説明する。
まず、本実施例のシステムの設定条件について述べる。
ここで、「作業」とは、作業環境内に散在する複数の物体を移動ロボット1のマニピュレータ(ロボットアーム3)で把持して搬送することである。
Next, a system (that is, a simulation program) of the “optimum operation planning method of the mobile robot 1 that performs a plurality of tasks” according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 3 to 9 as well.
First, the setting conditions of the system of this embodiment will be described.
Here, “operation” means that a plurality of objects scattered in the work environment are held and transported by the manipulator (robot arm 3) of the mobile robot 1.

「作業情報」とは、その作業を遂行する際のマニピュレータ(ロボットアーム3)手先の初期コンフィグレーションと目標コンフィグレーションの組である。
また、障害物配置などの環境情報は、既知とする。作業は、任意の順序で遂行可能とする。システムの入力値は、各作業の作業情報である。システムの出力は、複数の作業箇所と、各作業箇所での作業順序と、作業箇所間の移動経路(走行経路)とである。
“Work information” is a set of an initial configuration and a target configuration of the hand of the manipulator (robot arm 3) when performing the work.
In addition, it is assumed that environmental information such as obstacle arrangement is known. Work can be performed in any order. The input value of the system is work information for each work. The output of the system is a plurality of work points, a work order at each work point, and a movement route (travel route) between the work points.

走行台車4は、ある位置姿勢において特定の方向のみに進行できるノンホロノミック特性を有する。
また、安定性、精度の問題から、移動しながらの作業は行わない。走行台車4の走行距離、移動回数は少ないほど良いとする。これは、走行時間だけでなく、移動後の走行台車4の位置補正にも時間を要し、また、位置決めにより誤差が生じ易いためである。
The traveling carriage 4 has nonholonomic characteristics that can travel only in a specific direction at a certain position and orientation.
Also, due to stability and accuracy problems, the work while moving is not performed. It is assumed that the traveling distance and the number of movements of the traveling carriage 4 are better. This is because not only the traveling time but also time correction is required for the position of the traveling carriage 4 after movement, and errors are likely to occur due to positioning.

さて、本実施例においては、システムが解決すべき問題を次の3つにわけている。
第1の問題は、複数ある作業を複数の作業箇所にどう割り当てるかという問題、即ち、割当問題である。
第2の問題は、複数の作業をどの順序で遂行するか、また、複数作業箇所をどの順序で巡るか、という巡回問題である。
In the present embodiment, the problems to be solved by the system are divided into the following three.
The first problem is how to allocate a plurality of tasks to a plurality of work locations, that is, an allocation problem.
The second problem is a traveling problem in which order a plurality of operations are performed and in which order a plurality of work points are to be visited.

第3の問題は、ロボットアーム3(マニピュレータ)手先や走行台車4の、初期コンフィグレーションから目標コンフィグレーションまでの軌道をどう生成するか、という動作計画問題である。
これらの問題を解くために、本実施例における最優先の評価指標を、「走行台車4の移動回数を最少化すること、即ち、作業箇所数を最少化すること」としている。そして、この評価指標を満たした上で、「複数得られる最少数の作業箇所の組み合わせのうちどれが良いか、複数作業箇所をどの順序で巡れば良いか、各作業箇所においてどの手順で作業を遂行すれば良いか」という問題については、統合して最適解を導出するように構成している。
The third problem is an operation planning problem of how to generate a trajectory from the initial configuration to the target configuration of the robot arm 3 (manipulator) hand and the traveling carriage 4.
In order to solve these problems, the highest-priority evaluation index in this embodiment is “minimizing the number of movements of the traveling carriage 4, that is, minimizing the number of work points”. Then, after satisfying this evaluation index, “Which is the best combination of the minimum number of work points that can be obtained? The problem “whether it should be performed” is integrated to derive an optimal solution.

以下、図1のフローチャートに従って、本実施例のシステムの作業フローについて具体的に説明する。まず、ステップS1において、作業判定領域に格子点を配置する。ここで、作業判定領域とは、移動ロボット1のロボットアーム3の可動作業空間内の領域(3次元空間)のことであり、判定対象領域と呼んでもよい。この作業判定領域に格子点を配置する処理を、以下、説明する。   Hereinafter, the work flow of the system of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1, grid points are arranged in the work determination area. Here, the work determination area is an area (three-dimensional space) in the movable work space of the robot arm 3 of the mobile robot 1 and may be called a determination target area. The process for arranging grid points in this work determination area will be described below.

図7(a)に示すように、作業が例えば6つあり、それぞれ作業情報が与えられているとする。尚、図では、2次元平面で表現しているが、実際は位置姿勢の3次元である。また、図中では簡単にするために、作業情報を、2つの丸とそれを結ぶ矢印で表現した。これは、ロボットアーム3手先が1つ目の丸(初期コンフィグレーション)から矢印の先の丸(目標コンフィグレーション)へ動くという作業情報を意味する。   As shown in FIG. 7A, it is assumed that there are six works, for example, and work information is given to each. In the figure, although it is expressed by a two-dimensional plane, it is actually a three-dimensional position and orientation. For simplicity, the work information is represented by two circles and an arrow connecting them. This means that the robot arm 3 hand moves from the first circle (initial configuration) to the circle at the tip of the arrow (target configuration).

この場合、図7(a)に示す6つの作業T1〜T6を遂行可能か否かの判断を、作業環境内の全域で行うと、計算量が膨大なってしまうため、手先の初期コンフィグレーションから一定距離R以内、且つ、目標コンフィグレーションから同じく一定距離R以内に含まれる領域を、判定対象領域(作業判定領域)として抽出する。例えば、図7(b)に示す斜線領域が、T1の判定対象領域である。尚、上記距離Rは、ロボットアーム3の腕を最大限に伸ばして届く距離に基づいて適宜決めればよい。そして、上記判定対象領域(作業判定領域)に設定間隔の格子点を配置する(図7(c)参照)。   In this case, if the determination as to whether or not the six tasks T1 to T6 shown in FIG. 7A can be performed is performed over the entire work environment, the amount of calculation becomes enormous. An area within a certain distance R and also within the certain distance R from the target configuration is extracted as a determination target area (work determination area). For example, the hatched area shown in FIG. 7B is the determination target area of T1. The distance R may be determined as appropriate based on the distance that the arm of the robot arm 3 reaches to the maximum extent. Then, grid points at set intervals are arranged in the determination target area (work determination area) (see FIG. 7C).

次に、ステップS2へ進み、上記判定対象領域に配置した各格子点に対応するコンフィグレーションを走行台車4がとったときに、ロボットアーム3が作業遂行可能であるか否かを判定する。このときの判定条件は、手先の初期・目標コンフィグレーションを達成可能か(第1条件)、障害物に干渉することなく作業を達成する手先軌道が実現可能か(第2条件)、手先がある一定値以上の可操作性を持ち得るか(第3条件)、という3つの条件である。   Next, the process proceeds to step S2, and it is determined whether or not the robot arm 3 can perform the work when the traveling vehicle 4 takes a configuration corresponding to each grid point arranged in the determination target region. The determination condition at this time is whether the initial or target configuration of the hand can be achieved (first condition), whether the hand trajectory that achieves the work without interfering with the obstacle can be realized (second condition), or has the hand There are three conditions, i.e., whether the operability can exceed a certain value (third condition).

この場合、第3条件は、走行台車4の位置姿勢誤差もしくは作業対象の位置姿勢誤差により作業が達成不可能になることを防ぐためである。また、第2条件は、ロボットアーム3の動作計画問題を解くことで判定する。更に、第3条件の可操作性については、ここでは、第1条件及び第2条件を満たした格子点のうち、(x、y、θ)について6近傍も全て条件を満たしているもののみを選択することで対処する。   In this case, the third condition is to prevent the work from being unattainable due to the position and orientation error of the traveling carriage 4 or the position and orientation error of the work target. The second condition is determined by solving an operation planning problem for the robot arm 3. Furthermore, regarding the operability of the third condition, here, among the lattice points satisfying the first condition and the second condition, only those in which all six neighbors satisfy the condition for (x, y, θ) are satisfied. Deal with it by selecting.

具体的には、図3のフローチャートに示すサブルーチンを実行する。まず、ステップS201で、1番目の格子点について、第1条件(手先の初期・目標コンフィグレーションが達成可能か)を調べる。ここで、第1条件を満たせば、「YES」へ進み、第2条件(作業を達成する手先軌道が実現可能か)を調べる(ステップS202)。ここで、第2条件を満たせば、「YES」へ進み、第3条件(手先がある一定値以上の可操作性を持ち得るか)を調べる(ステップS203)。そして、第3条件をみたせば、その格子点を、作業可能点とする(ステップS204)。   Specifically, the subroutine shown in the flowchart of FIG. 3 is executed. First, in step S201, the first condition (whether the initial / target configuration of the hand can be achieved) is examined for the first grid point. If the first condition is satisfied, the process proceeds to “YES”, and the second condition (whether a hand trajectory for achieving the work is realizable) is examined (step S202). If the second condition is satisfied, the process proceeds to “YES”, and the third condition (whether the hand can have maneuverability of a certain value or more) is examined (step S203). If the third condition is satisfied, the lattice point is set as a workable point (step S204).

一方、上記各ステップS201、S202、S203において、各条件を満たさない場合には、それぞれ「NO」へ進み、その格子点を、作業不可能点とする(ステップS205)。
そして、ステップS206へ進み、各作業判定領域(判定対象領域)内の全ての格子点について、作業可能であるか否かの判定を完了したか否かを判断する。ここで、判定完了の場合は、「YES」へ進み、判定処理を終える。判定が未完了の場合は、「NO」へ進み、ステップS201へ戻り、次の格子点の判定を続行するように構成されている。
On the other hand, in the above steps S201, S202, and S203, if each condition is not satisfied, the process proceeds to “NO”, and the lattice point is set as an unworkable point (step S205).
Then, the process proceeds to step S206, and it is determined whether or not the determination as to whether or not the work is possible has been completed for all grid points in each work determination area (determination target area). Here, when the determination is completed, the process proceeds to “YES”, and the determination process ends. If the determination is incomplete, the process proceeds to “NO”, returns to step S201, and continues to determine the next grid point.

これにより、各格子点でどの作業が遂行可能であるかという判定結果が得られる。この判定結果に基づいて、同一作業が遂行可能な格子点をまとめることにより、各作業T1〜T6はどの領域で遂行可能かという情報、即ち、作業可能領域(作業箇所領域)A1〜A6を得る(図7(d)参照)。この場合、作業可能領域とは、移動ロボット1の走行台車4がどの位置姿勢をとって停止しても作業遂行が可能な作業箇所を含む領域(3次元空間)のことであり、作業箇所領域と呼んでもよい。   Thereby, a determination result as to which work can be performed at each grid point is obtained. Based on the determination result, by gathering the grid points where the same work can be performed, information indicating in which area each work T1 to T6 can be performed, that is, workable areas (work location areas) A1 to A6 is obtained. (Refer FIG.7 (d)). In this case, the workable area is an area (three-dimensional space) including a work place where the work can be performed regardless of the position and orientation of the traveling carriage 4 of the mobile robot 1. You may call it.

次に、図1のステップS3へ進み、全作業を遂行可能な最少数の作業可能領域を判定する。具体的には、図4のフローチャートで示すサブルーチンを実行する。まず、ステップS301へ進み、作業可能領域で重複する領域を再定義する。この場合、上記したようにして求めた作業可能領域A1〜A6は、図8に示すように、重複する(重なる部分がある)ことから、各重複領域をA7〜A12と定義する。そして、各領域が遂行可能作業を要素として持つとしたとき、その領域は、その要素に任意の要素が付加した領域をも含むものとして再定義する。例えば、作業可能領域A1はA7、A8、A9を含み、A7はA9を含む、とする。   Next, the process proceeds to step S3 in FIG. 1, and the smallest workable area capable of performing all work is determined. Specifically, a subroutine shown in the flowchart of FIG. 4 is executed. First, the process proceeds to step S301, and an overlapping area is redefined in the workable area. In this case, since the workable areas A1 to A6 obtained as described above overlap (there are overlapping portions) as shown in FIG. 8, each overlapping area is defined as A7 to A12. When each area has a work that can be performed as an element, the area is redefined as including an area in which an arbitrary element is added to the element. For example, it is assumed that the workable area A1 includes A7, A8, and A9, and A7 includes A9.

上記図8に示す例の場合、12個の領域が構成されたことになるが、一般的には、作業数をnとしたとき、領域数は最大で、   In the case of the example shown in FIG. 8, twelve areas are configured. In general, when the number of operations is n, the number of areas is maximum.

Figure 0004066922
である。
次に、図4のステップS302へ進み、それらの領域の中からどれを選択すれば、最少数の領域で全作業を遂行することができるかを調べる。この問題は、集合被服問題(Set Covering Problem)として解く。
Figure 0004066922
It is.
Next, the process proceeds to step S302 in FIG. 4, and it is checked which one of these areas can be selected to perform all the operations in the minimum number of areas. This problem is solved as a Set Covering Problem.

ここで、集合被服問題とは、各列にコストの付与されたm行n列の0−1行列aijの行を、列の部分集合の組合せによって最小コストで被覆する問題である。
j=1:列j(コストcj>0)が解の中にあるとき、
j=0:それ以外
と定義すると、集合被服問題は次のように表現される。
Here, the set clothing problem is a problem of covering the rows of the 0-1 matrix a ij having m rows and n columns, each of which is given a cost, with a minimum cost by combining a subset of the columns.
x j = 1: When column j (cost c j > 0) is in the solution,
x j = 0: When defined as other than that, the set clothing problem is expressed as follows.

Figure 0004066922
そこで、行を作業番号、列を各作業可能領域の番号とすれば、上記ステップS302の問題は、作業可能領域の組合せによって全作業を被覆する問題となり、集合被服問題の一種と捉えられる。ただし、以下の特徴を有する。
Figure 0004066922
Therefore, if the row is the work number and the column is the number of each workable area, the problem of step S302 becomes a problem that covers all work by the combination of workable areas, and is regarded as a kind of collective clothing problem. However, it has the following characteristics.

・コストが存在せず(もしくは)一律であり、コストではなく、被覆に要する部分集合を最少化する。
・解を列挙する必要がある。
この問題を、本実施例では、最少集合被服問題(Least Set Covering Problem)と呼ぶ。
-Cost is non-existent (or) uniform and minimizes the subset required for coverage, not cost.
・ It is necessary to list solutions.
In this embodiment, this problem is called a “Least Set Covering Problem”.

さて、図8で構成した領域から生成される行列aijを下記の式(1)に示す。尚、見易くするため、要素は1のみ記した。 Now, the matrix a ij generated from the area configured in FIG. 8 is shown in the following equation (1). For ease of viewing, only one element is shown.

Figure 0004066922
この問題を集合被服問題として解いた場合、以下の3つの解が得られる。
Figure 0004066922
When this problem is solved as a collective clothing problem, the following three solutions are obtained.

Figure 0004066922
ここで、3つ目の解に着目する。この領域の組合せでは、A9,A11のどちらでも作業T4を遂行可能である。T4をA9で遂行する場合は、A11ではT3のみを遂行することになる。このとき、A3がA11を含んでいるため、この解は1つ目の解に吸収される。逆に、T4をA11で遂行する場合は、この解は2つ目の解に吸収される。つまり、解は2つに集約されることになる。よって、本問題において得られるべき解は、1つ目と2つ目のみである。
Figure 0004066922
Here, pay attention to the third solution. In this combination of areas, the operation T4 can be performed by either A9 or A11. When T4 is performed at A9, only T3 is performed at A11. At this time, since A3 includes A11, this solution is absorbed by the first solution. Conversely, when T4 is performed at A11, this solution is absorbed by the second solution. That is, the solutions are aggregated into two. Therefore, only the first and second solutions should be obtained in this problem.

これは、最少集合被服問題を集合分割問題(Set Partitioning Problem)と捉えることに帰着する。集合分割問題とは、集合被服問題の制約条件の不等号≧が等号=になったものであり、各行が解の部分集合のただ1つによって被覆されることを意味する。集合分割問題として扱えることで、作業可能領域の組合せが減り、計算量の削減になる。
この特徴は、前述したステップS301で再定義した領域の構成法に起因する。仮に、この再定義を行わず、A1を、A7〜A8を除去した領域、即ち、作業T1のみを遂行可能な領域として定義し、同様にしてA7を、A9を除去した領域、即ち、作業T1とT5のみ遂行可能でA4は遂行不可能な領域、のように定義すると、3つ目の解は他の解に吸収され得ず、解の領域に重複して含まれるT4のような作業をどちらで遂行するか、という問題を生む。従って、上記ステップS301の再定義は有効である。
This results in the least set-clothing problem as a Set Partitioning Problem. A set partitioning problem is one in which the inequality sign ≧ of the constraint condition of the set clothing problem becomes equal sign =, and each row is covered by only one subset of solutions. By treating it as a set partitioning problem, the number of combinations of workable areas is reduced and the amount of calculation is reduced.
This feature is caused by the region configuration method redefined in step S301. If this redefinition is not performed, A1 is defined as a region from which A7 to A8 have been removed, that is, a region where only operation T1 can be performed, and A7 is similarly defined as a region from which A9 has been removed, that is, operation T1. And T5 can only be performed, and A4 cannot be performed. The third solution cannot be absorbed by other solutions, and work such as T4 that is included in the solution region overlaps. It gives rise to the problem of which to carry out. Therefore, the redefinition in step S301 is effective.

さて、集合分割問題は、一般にNP−困難の問題であり、様々な近似解導出法が提案されている。これに対し、本問題は、規模が小さい上に前記特徴を持つので、以下に説明する簡単な分枝限定操作によって現実的時間内で最適解を導出することが可能である。
(1)被覆行数が最大である列を親とする。親を解の一部として採用する。
(2)親が被覆した行を削除する。これは、親が被覆した行はもう被覆する必要がないからである。
The set partitioning problem is generally an NP-difficult problem, and various approximate solution derivation methods have been proposed. On the other hand, since this problem is small in scale and has the above-described features, it is possible to derive an optimal solution within a realistic time by a simple branch-and-bound operation described below.
(1) A column having the maximum number of covered rows is used as a parent. Adopt parents as part of the solution.
(2) Delete the line covered by the parent. This is because the rows covered by the parent no longer need to be covered.

(3)親と同じ行を被覆する列を採用すると集合分割にならないため、被覆行が1つ以上削除された列を、削除する。
(4)全行が被覆されるまで、上記操作を繰り返す。
(5)親の列を削除した上で、新たに親を選択し、操作を繰り返す。既に得られている被覆に要する列数と同数で被覆できるものが解となる。親の被覆行数が小さくなっていくため、最少列数での被覆ができるか否かの判定は可能である。できなくなった時点で終了する。
(3) If a column covering the same row as the parent is adopted, set partitioning is not performed.
(4) Repeat the above operation until all lines are covered.
(5) Delete the parent row, select a new parent, and repeat the operation. The solution is one that can be coated with the same number of columns required for the coating already obtained. Since the number of covering rows of the parent becomes smaller, it is possible to determine whether or not covering with the minimum number of columns is possible. End when you can't.

これにより、最少数の作業可能領域の集合を得ることができる(図4のステップS303参照)。
次に、図1のステップS4へ進み、各領域内の各格子点上での最短時間で実行可能なロボットアーム3の作業順序を判定し、作業遂行時間を算出する。具体的には、各領域内の各格子点のコンフィグレーションを走行台車4がとったときに、複数の作業情報として与えられた手先コンフィグレーションをどの順序で達成すれば最短時間で作業が遂行可能かを(即ち、作業順序を)、スタッカ・クレーン問題(Stacker Crane Problem)を解くことで導出する。この場合、コストは作業遂行時間である。解となる順序での総コストが、その領域で遂行すべき作業を全て実現するのに要するコストである。
As a result, a set of a minimum number of workable areas can be obtained (see step S303 in FIG. 4).
Next, the process proceeds to step S4 in FIG. 1, and the work order of the robot arm 3 that can be executed in the shortest time on each grid point in each region is determined, and the work execution time is calculated. Specifically, when the traveling cart 4 takes the configuration of each grid point in each area, the work can be performed in the shortest time by achieving the hand configuration given as multiple work information in any order. This is derived by solving the Stacker Crane Problem. In this case, the cost is the work execution time. The total cost in the order of the solutions is the cost required to realize all the work to be performed in that area.

続いて、ステップS5へ進み、領域内の格子点を繋ぐグラフを生成し、コスト最小(即ち、作業遂行時間最短)の格子点の集合を判定する。この場合、まず、作業箇所を巡る順序を列挙する。前記ステップS3で得られた2つの解より、作業箇所を巡る順序は、
A3−A9−A12,A3−A12−A9,A9−A3−A12,
A7−A11−A12,A7−A12−A11,A11−A7−A12
の6種類である。一般に、n箇所の組の解がm個あれば、m*n!/2個の順列の種類がある。
In step S5, a graph connecting the lattice points in the region is generated, and a set of lattice points having the minimum cost (that is, the shortest work execution time) is determined. In this case, first, the order of going around the work locations is listed. From the two solutions obtained in step S3, the order of going around the work location is:
A3-A9-A12, A3-A12-A9, A9-A3-A12,
A7-A11-A12, A7-A12-A11, A11-A7-A12
There are six types. In general, if there are m solutions for n locations, m * n! / There are two permutation types.

そして、上記したようにして得られた順序で領域を繋ぐ。そのとき、領域内の各格子点を次の領域内の各格子点と繋ぐ。これにより、各格子点をノードとしたグラフが構成される(図9参照)。グラフは、順列の個数だけ生成されるが、図4には、2つだけ示した。図4(a)はA9−A3−A12の場合であり、図4(b)はA7−A11−A12の場合である。また、各領域内の格子点の数は、見易くするために3点とした。   Then, the regions are connected in the order obtained as described above. At that time, each lattice point in the region is connected to each lattice point in the next region. Thereby, a graph with each grid point as a node is constructed (see FIG. 9). As many graphs as the number of permutations are generated, only two graphs are shown in FIG. 4A shows the case of A9-A3-A12, and FIG. 4B shows the case of A7-A11-A12. Further, the number of grid points in each region is set to 3 for easy viewing.

次に、格子点の組合せを判定するのであるが、これは、図5に示すフローチャートのサブルーチンに従って実行する。まず、ステップS501にて、各作業領域内で格子点を1点選択する。そして、ステップS502へ進み、作業可能領域の集合毎に、他の領域の選択された格子点間を繋ぐアークを作成する。続いて、ステップS503へ進み、各格子点で閉ループのアークを生成する。   Next, a combination of lattice points is determined, which is executed according to a subroutine of the flowchart shown in FIG. First, in step S501, one grid point is selected in each work area. Then, the process proceeds to step S502, and for each set of workable areas, an arc connecting the selected grid points in the other areas is created. In step S503, a closed loop arc is generated at each lattice point.

更に、ステップS504へ進み、全アークにコストを割り付ける。この場合、閉ループのアークには、作業遂行コスト(その格子点での作業遂行時間、即ち、前記したように求めた総コスト)を割り付ける(図9中のtype−1参照)。また、格子点間のアークには、走行台車4の移動コスト(走行台車4が移動するのに要する移動距離(経路長))を割り付ける(図9中のtype−2参照)。   In step S504, the cost is assigned to all arcs. In this case, the work execution cost (the work execution time at the lattice point, that is, the total cost obtained as described above) is assigned to the closed-loop arc (see type-1 in FIG. 9). Further, the travel cost of the traveling cart 4 (the travel distance (route length) required for the traveling cart 4 to move) is assigned to the arc between the grid points (see type-2 in FIG. 9).

ここで、上記経路の導出方法としては、例えば、公知の文献
(T.Kito,J.Ota,R.Katsuki,T.Mizuta,T.Arai,T.Ueyama,T.Nishiyama:Smooth Path Planning by Using Visibility Graph-like Methode,Proc.of IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation,to appear,(2003))
に記載された方法を用いれば良い。
Here, as a method for deriving the path, for example, a known document (T. Kito, J. Ota, R. Katsuki, T. Mizuta, T. Arai, T. Ueyama, T. Nishiyama: Smooth Path Planning by Using Visibility Graph-like Methode, Proc. Of IEEE Int. Conf. On Robotics and Automation, to appear, (2003))
May be used.

そして、ステップS505へ進み、走行台車4の巡回順序も考慮しながら、例えばグラフ探索のDijkstra法によりコスト最小のアーク、即ち、構成されたグラフのコスト最小解を算出する。これにより、最適な作業箇所、その作業箇所での作業順序、作業箇所間を繋ぐ移動経路の組合せが導出される。この場合、グラフが複数の場合には、各々の最小コストを比較し、コスト最小のものを最終的な解とする。   Then, the process proceeds to step S505, and the arc of the minimum cost, that is, the cost minimum solution of the constructed graph is calculated by, for example, the Dijkstra method of the graph search while considering the traveling order of the traveling carriage 4. Thereby, the combination of the optimal work location, the work sequence at the work location, and the movement route connecting the work locations is derived. In this case, when there are a plurality of graphs, the minimum costs are compared, and the one with the lowest cost is determined as the final solution.

続いて、図1のステップS6へ進み、上述した計算により導出された解、即ち、最少停止箇所(最適な作業箇所)、各停止箇所(作業箇所)での作業順序、各停止箇所(作業箇所)間の走行経路(移動経路)を、出力するように構成されている。これら出力データは、PC10から移動ロボット1のロボットコントローラ2へ与えられるようになっている。そして、ロボットコントローラ2は、上記与えられたデータに基づいてロボットアーム3及び走行台車4をそれぞれ制御するように構成されている。   Subsequently, the process proceeds to step S6 in FIG. 1, and the solution derived by the above-described calculation, that is, the minimum stop location (optimal work location), the work sequence at each stop location (work location), and each stop location (work location). ) Between the travel routes (movement routes). These output data are given from the PC 10 to the robot controller 2 of the mobile robot 1. The robot controller 2 is configured to control the robot arm 3 and the traveling carriage 4 based on the given data.

次に、上述した格子点の組合せを判定する計算(ステップS501〜S505)の計算量を削減する制御(サブルーチン)について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。まず、計算量削減の条件について説明する。前述したように、探索グラフは、順列の数だけ生成される。
そこで、計算量削減のため、「作業可能領域(作業箇所領域)同士は十分離れている」という条件を仮定する。「十分離れている」とは、「各領域内のどの位置姿勢を走行台車4が選択しようとも、それによる作業遂行時間・移動時間の差に、作業箇所を繋ぐ順序が影響されない程度」という意味である。この仮定により、作業箇所巡回順序を先に決定することが可能になる。
Next, control (subroutine) for reducing the amount of calculation for determining the combination of lattice points (steps S501 to S505) described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, conditions for reducing the amount of calculation will be described. As described above, as many search graphs as the number of permutations are generated.
Therefore, in order to reduce the calculation amount, a condition that “workable areas (work location areas) are sufficiently separated from each other” is assumed. “Sufficiently separated” means “the degree to which the traveling cart 4 selects any position and orientation in each region is not affected by the difference in work execution time and movement time, and the order in which the work points are connected”. It is. This assumption makes it possible to determine the work site circulation order first.

具体的には、図6のステップS601において、各作業領域内で代表格子点を1点算出する。例えば、作業領域内の重心近傍の格子点を代表格子点とする(この場合、走行台車4の停止箇所を代表格子点とすることから、解は準最適解となる)。続いて、ステップS602へ進み、作業可能領域の集合毎に、代表格子点間をアークで繋ぎ、アークの直線長をコストとして割り付け、これを巡回セールス問題(Traveling Salesman Problem)として解くことにより、走行台車4の移動コスト最小となる巡回順序を算出する。この場合、探索グラフは、各解から1つずつ、前述した例では、2つだけ生成すれば良いことになる。尚、巡回セールス問題の解法としては、周知の解法を適宜使用すれば良い。   Specifically, in step S601 in FIG. 6, one representative grid point is calculated in each work area. For example, the lattice point near the center of gravity in the work area is set as the representative lattice point (in this case, the stop point of the traveling carriage 4 is set as the representative lattice point, so the solution is a semi-optimal solution). Subsequently, the process proceeds to step S602, where for each set of workable areas, the representative grid points are connected by arcs, the arc straight line length is assigned as a cost, and this is solved as a traveling sales problem (Traveling Salesman Problem). A traveling order that minimizes the moving cost of the carriage 4 is calculated. In this case, only two search graphs need be generated from each solution, in the above-described example. As a solution for the traveling sales problem, a known solution may be used as appropriate.

そして、ステップS603へ進み、各作業領域の集合毎に巡回順序を決定する。続いて、ステップS604へ進み、作業領域の集合間での最小コストとなる作業領域の集合を算出する。尚、上記した仮定は、実際の工場環境においては多くは成立することから、従って、有効な計算量削減手法となる。
このような構成の本実施例においては、複数の作業について、移動ロボット1のロボットアーム3の可動作業空間内の領域を作業判定領域とすると共に、各作業判定領域内に設定間隔の格子点を配置するステップ(図1のステップS1参照)を備え、前記各格子点において前記移動ロボット1による作業が遂行可能であるか否かを判断して前記複数の作業に対応する作業可能領域を設定するステップ(図1のステップS2参照)を備え、前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように組み合わせるステップ(図1のステップS3参照)を備え、前記組み合わせた作業可能領域の重なった領域において、作業コストが最小となる作業箇所を求めることにより、最小停止箇所を決定するステップ(図1のステップS4、S5参照)を備えるように構成した。
Then, the process proceeds to step S603, and the circulation order is determined for each set of work areas. Subsequently, the process proceeds to step S604, and a set of work areas that is the minimum cost among the set of work areas is calculated. Note that many of the above assumptions are valid in an actual factory environment, and therefore, it is an effective calculation amount reduction technique.
In the present embodiment having such a configuration, for a plurality of operations, the area in the movable work space of the robot arm 3 of the mobile robot 1 is set as a work determination area, and lattice points at set intervals are set in each work determination area. A placement step (see step S1 in FIG. 1), and it is determined whether or not the work by the mobile robot 1 can be performed at each lattice point, and workable areas corresponding to the plurality of work are set. A step (see step S2 in FIG. 1), a step (see step S3 in FIG. 1) for combining the plurality of workable regions so that the overlap is optimal, and in the region where the combined workable regions overlap And determining the minimum stop point by obtaining the work point with the minimum work cost (see steps S4 and S5 in FIG. 1). Sea urchin was constructed.

この停止箇所決定方法によれば、複数の作業箇所が存在する作業を移動ロボット1に遂行させる場合において、作業者が各作業の作業情報をPC10に与えるだけで、コストを評価基準として最適化された移動ロボット1の最少停止箇所をPC10から得ることができる。従って、作業者が移動ロボットの停止位置を経験的に決める場合に比べて、コスト(即ち、作業遂行時間)を小さくすることができる。   According to this stop location determination method, when the mobile robot 1 performs a task having a plurality of work locations, the worker simply optimizes the cost as an evaluation criterion by giving the work information of each task to the PC 10. Further, the minimum stop point of the mobile robot 1 can be obtained from the PC 10. Accordingly, the cost (that is, the work execution time) can be reduced as compared with the case where the worker determines the stop position of the mobile robot empirically.

また、上記実施例においては、移動ロボット1の各停止箇所において、移動ロボット1のロボットアーム3の作業順序を最適化するステップ(図1のステップS4参照)を備えるように構成した。この構成によれば、ロボットアーム3の作業順序を最適化することができるので、コスト(即ち、作業遂行時間)をより一層小さくすることができる。
更に、上記実施例では、移動ロボット1の各停止箇所の間の走行経路(移動経路)を、コストが最小となるように決定するステップ(図1のステップS5参照)を備えるように構成した。この構成によれば、移動ロボット1の走行経路(移動経路)がコスト最小の経路となるので、コスト(即ち、作業遂行時間)をより一層小さくすることができる。
Moreover, in the said Example, it comprised so that the step (refer step S4 of FIG. 1) of optimizing the work order of the robot arm 3 of the mobile robot 1 in each stop location of the mobile robot 1 might be provided. According to this configuration, since the work order of the robot arm 3 can be optimized, the cost (that is, the work execution time) can be further reduced.
Furthermore, in the said Example, it comprised so that the travel route (movement route) between each stop location of the mobile robot 1 might be provided with the step (refer step S5 of FIG. 1) which determines so that cost may become the minimum. According to this configuration, since the travel route (movement route) of the mobile robot 1 is the route with the minimum cost, the cost (that is, the work execution time) can be further reduced.

尚、上記実施例においては、移動ロボット1の停止位置を決定するシステムに適用したが、これに限られるものではなく、本発明を固定式ロボットのベース位置を最適化するように決定するシステムに適用(即ち、ベース位置の最適化手法として応用)するように構成しても良い。   In the above embodiment, the present invention is applied to a system for determining the stop position of the mobile robot 1, but the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a system for determining the base position of a fixed robot. You may comprise so that it may apply (that is, it applies as an optimization method of a base position).

本発明の一実施例を示す作業フローのフローチャートFlowchart of a work flow showing an embodiment of the present invention 移動ロボットのブロック図Mobile robot block diagram 格子点で作業可能であるか否かを判定するサブルーチンのフローチャートFlowchart of a subroutine for determining whether or not work can be performed at grid points 作業可能領域の組合せを判定するサブルーチンのフローチャートSubroutine flowchart for determining the combination of workable areas 格子点の組合せを判定するサブルーチンのフローチャートSubroutine flowchart for determining the combination of grid points 格子点の組合せを判定する他のサブルーチン(計算量を削減したもの)のフローチャートFlowchart of another subroutine (reducing the amount of calculation) that determines the combination of grid points (a)は複数の作業を示す図、(b)は作業判定領域を示す図、(c)は作業判定領域に格子点を配置した様子を示す図、(d)は作業可能領域を示す図(A) is a diagram showing a plurality of tasks, (b) is a diagram showing a task determination area, (c) is a diagram showing a state where grid points are arranged in the task determination area, and (d) is a diagram showing a work possible area. 作業可能領域の重複を示す図Diagram showing overlap of workable areas 探索グラフの構造を示す図Diagram showing search graph structure

符号の説明Explanation of symbols

図面中、1は移動ロボット、2はロボットコントローラ、3はロボットアーム、4は走行台車、7はCPU、9は教示ペンダント、10はPC(移動ロボットの停止箇所決定装置)を示す。

In the drawings, reference numeral 1 denotes a mobile robot, 2 denotes a robot controller, 3 denotes a robot arm, 4 denotes a traveling carriage, 7 denotes a CPU, 9 denotes a teaching pendant, and 10 denotes a PC (a stop point determination device for a mobile robot).

Claims (6)

複数の作業について、ロボットのロボットアームの可動作業空間内の領域を作業判定領域とすると共に、各作業判定領域内に設定間隔の格子点を配置するステップと、
前記各格子点において前記ロボットによる作業が遂行可能であるか否かを判断して前記複数の作業に対応する作業可能領域を設定するステップと、
前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように、即ち、集合被覆問題として解くことにより、最少数の作業可能領域で全作業を遂行することができるように前記複数の作業可能領域の重なりを組み合わせるステップと、
前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように組み合わせた作業可能領域の重なった領域において、コストである作業遂行時間が最小となる作業箇所を求めることにより、最少停止箇所を決定するステップとを備えたことを特徴とするロボットの停止箇所決定方法。
For a plurality of tasks, a region in the movable work space of the robot arm of the robot is set as a task determination region, and a grid point at a set interval is arranged in each task determination region;
Setting a working area corresponding the to the plurality of working operations by pre-km bots determines whether or not it is possible to carry out at each grid point,
The overlap of the plurality of workable areas so that the overlap of the plurality of workable areas is optimal, that is, by solving as a collective covering problem, all work can be performed in the minimum number of workable areas. comprising the steps of: combining,
Determining a minimum stop location by obtaining a work location that minimizes the work execution time, which is a cost , in an overlapping region of the work enable regions combined so that the overlap of the plurality of work enable regions is optimal; and A method for determining a stop point of a robot.
前記各停止箇所において、前記ロボットのロボットアームの作業順序を、スタッカ・クレーン問題を解くことで、最短時間で作業が遂行可能なように最適化するステップを備えたことを特徴とする請求項1記載のロボットの停止箇所決定方法。 2. The method according to claim 1, further comprising: a step of optimizing a work order of the robot arm of the robot at each stop so that the work can be performed in the shortest time by solving a stacker / crane problem. The robot stop location determination method described. 前記各停止箇所の間の前記ロボットの走行台車の走行経路を、グラフ探索のDijkstra法により算出することで前記各停止箇所における作業遂行時間が最小となると共に、前記走行台車の移動距離が最小となるように決定するステップを備えたことを特徴とする請求項1または2記載のロボットの停止箇所決定方法。 By calculating the travel route of the traveling carriage of the robot between the stop points by the Dijkstra method of graph search, the work execution time at each stop point is minimized, and the travel distance of the carriage is minimized. The robot stop position determining method according to claim 1, further comprising a step of determining so as to be . 複数の作業について、ロボットのロボットアームの可動作業空間内の領域を作業判定領域とすると共に、各作業判定領域内に設定間隔の格子点を配置する手段と、
前記各格子点において前記ロボットによる作業が遂行可能であるか否かを判断して前記複数の作業に対応する作業可能領域を設定する手段と、
前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように、即ち、集合被覆問題として解くことにより、最少数の作業可能領域で全作業を遂行することができるように前記複数の作業可能領域の重なりを組み合わせる手段と、
前記複数の作業可能領域の重なりが最適となるように組み合わせた作業可能領域の重なった領域において、コストである作業遂行時間が最小となる作業箇所を求めることにより、最小停止箇所を決定する手段とを備えたことを特徴とするロボットの停止箇所決定装置。
With respect to a plurality of tasks, a region in the movable work space of the robot arm of the robot is set as a task determination region, and means for arranging lattice points at set intervals in each task determination region;
Means for determining whether or not work by the robot can be performed at each lattice point and setting workable areas corresponding to the plurality of work;
The overlap of the plurality of workable areas so that the overlap of the plurality of workable areas is optimal, that is, by solving as a collective covering problem, all work can be performed in the minimum number of workable areas. A means of combining
Means for determining a minimum stop point by obtaining a work point that minimizes a work execution time, which is a cost , in an overlapping region of the workable regions combined so that the overlap of the plurality of workable regions is optimal ; An apparatus for determining a stop position of a robot.
前記各停止箇所において、前記ロボットのロボットアームの作業順序を、スタッカ・クレーン問題を解くことで、最短時間で作業が遂行可能なように最適化する手段を備えたことを特徴とする請求項4記載のロボットの停止箇所決定装置。 5. The apparatus according to claim 4, further comprising means for optimizing the work order of the robot arm of the robot at each stop so that the work can be performed in the shortest time by solving a stacker / crane problem. The stop position determination apparatus of the described robot. 前記各停止箇所の間の前記ロボットの走行台車の走行経路を、グラフ探索のDijkstra法により算出することで前記各停止箇所における作業遂行時間が最小となると共に、前記走行台車の移動距離が最小となるように決定する手段を備えたことを特徴とする請求項4または5記載のロボットの停止箇所決定装置。 By calculating the travel route of the traveling carriage of the robot between the stop points by the Dijkstra method of graph search, the work execution time at each stop point is minimized, and the travel distance of the carriage is minimized. 6. The stop position determining apparatus for a robot according to claim 4, further comprising means for determining to be
JP2003327864A 2003-09-19 2003-09-19 Robot stop location determination method and robot stop location determination apparatus Expired - Fee Related JP4066922B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003327864A JP4066922B2 (en) 2003-09-19 2003-09-19 Robot stop location determination method and robot stop location determination apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003327864A JP4066922B2 (en) 2003-09-19 2003-09-19 Robot stop location determination method and robot stop location determination apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005088164A JP2005088164A (en) 2005-04-07
JP4066922B2 true JP4066922B2 (en) 2008-03-26

Family

ID=34457611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003327864A Expired - Fee Related JP4066922B2 (en) 2003-09-19 2003-09-19 Robot stop location determination method and robot stop location determination apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4066922B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4577247B2 (en) * 2006-03-22 2010-11-10 トヨタ自動車株式会社 Mobile body and control method thereof
JP6230122B2 (en) * 2014-05-22 2017-11-15 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Robot control apparatus and robot control method
JP7207207B2 (en) * 2019-07-09 2023-01-18 トヨタ自動車株式会社 Arithmetic device, machine learning method and control program
JP7456845B2 (en) 2020-05-13 2024-03-27 株式会社竹中工務店 Work position analysis device
WO2022140199A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 Boston Dynamics, Inc. Arm and body coordination
US11931898B2 (en) 2020-12-22 2024-03-19 Boston Dynamics, Inc. Arm and body coordination
WO2023148944A1 (en) * 2022-02-04 2023-08-10 日本電気株式会社 Action scheduling system, action scheduling device, and action scheduling method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005088164A (en) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Choudhury et al. Regionally accelerated batch informed trees (rabit*): A framework to integrate local information into optimal path planning
Savla et al. Traveling salesperson problems for the Dubins vehicle
Faridi et al. Multi-robot multi-target dynamic path planning using artificial bee colony and evolutionary programming in unknown environment
Shiller Off-line and on-line trajectory planning
Pěnička et al. Physical orienteering problem for unmanned aerial vehicle data collection planning in environments with obstacles
JP7092304B2 (en) Route estimation system, route estimation method, and route estimation program
Sivakumar et al. Automated path planning of cooperative crane lifts using heuristic search
Feyzabadi et al. Risk-aware path planning using hirerachical constrained markov decision processes
Bai et al. Clustering-based algorithms for multivehicle task assignment in a time-invariant drift field
CN111308996A (en) Training device and cooperative operation control method thereof
Yi et al. Multi-AGVs path planning based on improved ant colony algorithm
JP4066922B2 (en) Robot stop location determination method and robot stop location determination apparatus
Wang et al. An approach of topology optimization of multi-rigid-body mechanism
Sustarevas et al. Task-consistent path planning for mobile 3d printing
US11813751B2 (en) Multi-objective robot path planning
Raheem et al. Robot path-planning research applications in static and dynamic environments
CN110573979A (en) job path adjusting method and apparatus, removable device job path adjusting method and device, and recording medium
Bayona et al. Optimization of trajectory generation for automatic guided vehicles by genetic algorithms
Hussein et al. Hybrid optimization-based approach for multiple intelligent vehicles requests allocation
Maeda et al. “Plug & Produce” functions for an easily reconfigurable robotic assembly cell
McDonald et al. CDPR Studio: A Parametric Design Tool for Simulating Cable-Suspended Parallel Robots
Zanlongo et al. Multi-robot scheduling and path-planning for non-overlapping operator attention
Chakraborty et al. Coverage of a planar point set with multiple robots subject to geometric constraints
EP3904834A1 (en) Method and device for deterministic sampling-based motion planning
Tang et al. Taming combinatorial challenges in clutter removal

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070626

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070822

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071231

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118

Year of fee payment: 5

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140118

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees