JP4984576B2 - Grasping control method by robot hand - Google Patents

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本発明はロボットハンドによって対象物を把持する際の把持制御方法に関し、特に、把持対象物の周囲に物体が存在し、物体把持動作の障害となる場合の把持制御方法に関する。   The present invention relates to a gripping control method when gripping an object with a robot hand, and more particularly to a gripping control method when an object exists around the gripping object and becomes an obstacle to an object gripping operation.

視覚センサを用いて外界の情報を取得し、複雑な作業を実行するロボットの開発が進められている。例えば、特許文献1に開示されている技術は、知能ロボット等において能動的に外部環境を認識する環境認識システムである。この技術の基本的な考え方は、ある点から見ただけでは、物体を認識することができなければ、もっとよく見える位置に視点を移動したり、複雑に隠蔽されて認識が困難な物体は、障害物を隠蔽しない場所に移動させる、あるいは、照明条件を適切に変更するなど、積極的に自己および外部環境を変化させることにより、視覚系が機能しやすい環境を自ら作り出そうとするものである、と記載されている。
特開平8−30327号公報
Development of a robot that acquires information on the outside world using a visual sensor and performs complicated work is underway. For example, the technique disclosed in Patent Document 1 is an environment recognition system that actively recognizes an external environment in an intelligent robot or the like. The basic idea of this technology is that if you cannot recognize an object from a certain point of view, you can move the viewpoint to a more visible position, or an object that is concealed and difficult to recognize It is intended to create an environment where the visual system is easy to function by actively changing itself and the external environment, such as moving to a place that does not hide the obstacles, or changing the lighting conditions appropriately. It is described.
JP-A-8-30327

この技術においては、例えば、別のロボットを視覚により認識する場合に、自らが動く、他のロボットの移動を促す、間にある障害物を移動させる、等の例が開示されている。ところで、人の生活環境内で動作するロボットにおいては、ある物体を探索して、これを把持し、所定の動作を行わせるような用途が考えられるが、上記技術においては、把持対象物の近くに他の物体が存在し、それが物体把持の障害になっているような場合に、除去する障害物の選択を含めた把持動作の設定をどのように行うべきかについては何ら開示されていない。   In this technique, for example, when another robot is visually recognized, examples such as movement of itself, prompting movement of another robot, and moving an obstacle in between are disclosed. By the way, in a robot that operates in a human living environment, there may be an application in which a certain object is searched for and gripped to perform a predetermined motion. There is no disclosure on how to set the gripping operation including the selection of the obstacle to be removed when there is another object in the object and it is an obstacle to gripping the object .

そこで本発明は、把持対象物の近くに他の物体が存在する場合において対象物の把持動作を適切に制御することを可能としたロボットハンドによる把持制御方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a grip control method using a robot hand that can appropriately control a gripping operation of a target object when another object exists near the target object.

上記課題を解決するため、本発明にかかるロボットハンドによる把持制御方法は、視覚センサを用いて把持対象物およびその周囲の位置関係を把握し、対象物を把持させるロボットハンドによる把持制御方法において、(1)経路探索アルゴリズムによって初期位置から対象物の把持位置までのハンドの移動経路である第1種の経路を対象物、被操作部、操作姿勢を考慮して設定する工程と、(2)障害物が存在するため、この第1種の経路設定が不能な場合に、対象物、被操作部、操作姿勢を考慮して経路を再設定する工程であって、(a)第1種の経路設定時に障害物の存在やロボットハンドの拘束条件により候補外とされた経路の最終地点から把持位置までを接続することで第2種の経路を設定する工程と、(b)第2種に沿ってロボットハンドを移動させる際に、ロボットハンド・アームのいずれかの部分が接触ないし衝突する可能性のある障害物を抽出する工程と、(c)抽出した障害物をロボットハンドにより把持して除去する経路を含めた把持位置までのハンドの移動経路を再設定する工程と、を有する工程と、を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a grip control method using a robot hand according to the present invention is a grip control method using a robot hand that grasps a target object and its surroundings using a visual sensor and grips the target object. (1) a step of setting a first type path, which is a movement path of the hand from the initial position to the gripping position of the object by the path search algorithm, in consideration of the object, the operated portion, and the operation posture ; (2) A step of resetting the route in consideration of the object, the operated part, and the operation posture when the first type of route setting is impossible due to an obstacle, and (a) the first type of route is set. and setting the second type of route by connecting the presence or constraints of the robot hand of routing when the obstacle from the final point of the candidate outside the route to the gripping position, (b) the second type Robo along Path when moving the Tohando, a step of extracting an obstacle any part of the robot hand arm with possibility of contact or collision, it is removed by grasping by (c) extracted obstacle robot hand And a step of resetting the movement path of the hand up to the gripping position including.

(1)の工程における経路探索アルゴリズムにおいては、実施の一形態として初期位置からランダムな方向に経路を伸ばしていく探索動作を実行し、ロボットハンドの拘束条件や障害物にぶつかった場合には、その位置からの探索の続行を止め、最終的に把持位置へと到達した経路を経路として選択する。このようにして経路が見つかった場合の経路を第1種の経路と称する。本発明では、この第1種の経路が見つからない場合には、探索の続行を止めた位置、最終地点から把持位置までを接続することにより、経路を設定する(上記(2)の(a)工程)。この経路(第2種の経路)算出においては、経路探索アルゴリズムを用いるとよく、この探索においては、ロボットハンドの拘束条件は考慮されるが、障害物の条件は無視する。そして、続く(b)工程において、設定した経路上の障害物を抽出し、(c)工程において、各障害物を除去するための経路を含めて経路を求めることで、把持位置へと至る経路の再設定を行う。   In the route search algorithm in the step (1), as one embodiment, when a search operation for extending the route in a random direction from the initial position is executed and the robot hand hits a constraint condition or an obstacle, The search from that position is stopped and the route that finally reaches the gripping position is selected as the route. The route when the route is found in this way is referred to as a first type route. In the present invention, when the first type route is not found, the route is set by connecting the position where the continuation of the search is stopped and the last point to the gripping position ((a) in (2) above) Process). In this route (second type route) calculation, a route search algorithm may be used. In this search, the constraint condition of the robot hand is considered, but the obstacle condition is ignored. Then, in the following step (b), obstacles on the set route are extracted, and in step (c), the route including the route for removing each obstacle is obtained, and the route to the gripping position is obtained. Reset the settings.

なお、上記の経路探索アルゴリズムとしては、上述したようなランダム探索アルゴリズムである必要はなく、例えば、初期地点から最終地点に至るポテンシャル場を設定し、最急降下法で経路を求める方法や、他の経路探索アルゴリズム等いずれを用いてもよい。   Note that the above route search algorithm does not need to be a random search algorithm as described above. For example, a potential field from the initial point to the final point is set and the route is obtained by the steepest descent method, Any route search algorithm or the like may be used.

この第2種の経路を複数設定し、経路上に存在する障害物に応じて経路の優先順位を設定して、経路の再設定を行うとよい。第2種の経路を設定する際に、複数の経路を設定しておくことで、経路の選択肢が増える。   A plurality of the second type routes may be set, the route priority may be set according to the obstacle present on the route, and the route may be reset. By setting a plurality of routes when setting the second type route, the number of route options increases.

あるいは、本発明にかかるロボットハンドによる把持制御方法は、上記の(2)に代えて、(2’)障害物が存在するため、第1種の経路設定が不能な場合に、対象物、被操作部、操作姿勢を考慮して経路を再設定する工程であって、(a)把持対象物に近接し、把持動作を妨害する近接障害物を検出する工程と、(b)検出した近接障害物がない場合の把持対象物へと至る第2種の経路を設定する工程と、(c)第2種の経路設定が不能な場合に、ロボットハンドの動きを限定した条件で、初期位置から把持位置へと至る第3種の経路を設定する工程と、(d)第3種の経路に沿ってロボットハンドを移動させる際に、ロボットハンド・アームのいずれかの部分が接触ないし衝突する可能性のある障害物を抽出する工程と、(e)これらの障害物をロボットハンドにより把持して除去する経路を含めた把持位置までのハンドの移動経路を再設定する工程と、を有する工程と、を備えているものでもよい。 Alternatively, in the grip control method by the robot hand according to the present invention, instead of the above (2), (2 ′) there is an obstacle, and therefore, when the first type of route setting is impossible , A step of resetting the path in consideration of the operation unit and the operation posture , (a) detecting a proximity obstacle that is close to the grasped object and obstructs the grasping operation; and (b) the detected proximity obstacle A step of setting the second type route to the gripping object when there is no object, and (c) when the second type of route setting is impossible, from the initial position on the condition that the movement of the robot hand is limited A step of setting the third type path to the gripping position; and (d) when moving the robot hand along the third type path , any part of the robot hand arm may contact or collide. A step of extracting sexual obstacles, and (e) these obstacles. And a step of resetting the moving path of the hand to the gripping position including the path for gripping and removing the harmful object by the robot hand .

この発明においては、(1)の工程における第1種の経路が存在しない場合には、把持対象物の周囲において、把持動作自体を妨害する可能性のある近接障害物をまず検出する((a)工程)。この障害物が存在しなければ把持対象物へと至る経路(第2種の経路)の設定が可能な場合には、この第2種の経路を経路候補とする((b)工程)。この第2種の経路の設定手法としては、例えば、ランダム探索アルゴリズムを用いるとよい。この経路の設定が不能な場合には、さらに、ロボットハンドの動きを限定した条件で初期位置から把持位置へと至る第3種の経路を設定する((c)工程)。ロボットハンドの動きを限定することにより、探索すべき経路範囲が限定される。この第3種の経路の設定において存在する障害物は無視される。(d)工程では、設定した経路上の障害物を抽出し、(e)工程において、各障害物・障害物を除去するための経路を含めて経路を求めることで、把持位置へと至る経路の再設定を行う。   In the present invention, when the first type path in the step (1) does not exist, a proximity obstacle that may interfere with the gripping operation itself is first detected around the gripping target ((a ) Process). If the path to the gripping object (second type path) can be set if this obstacle does not exist, the second type path is set as a path candidate (step (b)). As a method for setting the second type of route, for example, a random search algorithm may be used. If this route cannot be set, a third type route from the initial position to the gripping position is further set under conditions that limit the movement of the robot hand (step (c)). By limiting the movement of the robot hand, the route range to be searched is limited. Obstacles present in the setting of the third type of route are ignored. In step (d), an obstacle on the set route is extracted, and in step (e), a route including the route for removing each obstacle / obstacle is obtained to obtain a route to the gripping position. Reset the settings.

この第3種の経路を複数設定し、経路上に存在する障害物に応じて経路に優先順位を設定して、経路の再設定を実行するとよい。第3種の経路を設定する際に、複数の経路を設定しておくことで、経路の選択肢が増える。   It is preferable to set a plurality of the third type routes, set the priority order to the routes according to the obstacles present on the route, and execute the route resetting. By setting a plurality of routes when setting the third type route, there are more route options.

また、上記(a)工程において、障害物を検出する際に、前提とした把持動作では経路の再設定が不能な場合には、前提とする把持動作を変更して再設定工程を実施するとよい。具体的には、把持姿勢や把持位置を変更することにより、再設定工程をやり直すことで、経路の選択肢を増やす。   In the step (a), when the obstacle is detected, if it is impossible to reset the route by the presumed gripping operation, the preconditioning gripping operation may be changed to perform the resetting step. . Specifically, the path setting options are increased by changing the gripping posture and the gripping position and redoing the resetting process.

経路の優先順位は、ロボットハンドに近い障害物がある経路を優先し、ほぼ同じ距離であればロボットハンドから見て外側に障害物が位置する経路を優先し、それらが近接している場合には、背の高い障害物が存在する経路を優先するとよい。これは、ロボットハンドに近いほど、また外側に位置する場合ほど、背の高い障害物ほど、物体を把持する場合に障害となりやすいからである。   The route priority is given priority to routes that have obstacles close to the robot hand, and if the distance is approximately the same, priority is given to routes that have obstacles on the outside as viewed from the robot hand. May prioritize routes with tall obstacles. This is because the closer to the robot hand, the closer to the outside, the taller the obstacle, the more likely to be an obstacle when gripping an object.

上記(2)の工程によれば、把持対象物の周囲に物体が存在しているため、そのままでは把持対象物に直接触れることができない場合に、障害となる物体を取り除いて把持対象物を把持するまでの経路を確実に設定することが可能となる。このとき、例えば、ランダム探索アルゴリズムの結果を利用することで、探索に要する演算量を少なくすることができ、より短時間で経路を探索することができる。   According to the above step (2), since there is an object around the gripping object, if the gripping object cannot be directly touched as it is, the obstacle object is removed and the gripping object is gripped. It is possible to reliably set the route until. At this time, for example, by using the result of the random search algorithm, the amount of calculation required for the search can be reduced, and the route can be searched in a shorter time.

また、(2’)の工程によっても、把持対象物の周囲に物体が存在しているため、そのままでは把持対象物に直接触れることができない場合に、障害となる物体を取り除いて把持対象物を把持するまでの経路を確実に設定することが可能となる。この場合は、把持動作の障害となる物体を優先して除去するとともに、ロボットハンドの動きを限定した条件で経路探索を行うことで、探索に要する演算量を少なくすることができ、より短時間で経路を探索することができる。   Even in the step (2 ′), since an object exists around the gripping object, if the gripping object cannot be directly touched as it is, the obstacle object is removed and the gripping object is removed. It is possible to reliably set a route until gripping. In this case, it is possible to reduce the amount of calculation required for the search in a shorter time by preferentially removing an object that obstructs the gripping operation and performing a route search under a condition that restricts the movement of the robot hand. The route can be searched with.

(2)の工程の第2種の経路、(3)の工程の第3種の経路を複数設定しておくことで、経路の選択肢が増える。設定した複数の経路からいずれを選択するかについては、例えば、障害物が少なく、除去しやすい経路を選択するとよい。この順序としては、ロボットハンドからの距離、外側への位置、高さにより判断を行うことで、判断基準が簡明になり、処理が容易で、高速で選別を行うことができる。   By setting a plurality of second type routes of the step (2) and third type routes of the step (3), route options increase. As to which of the set routes is to be selected, for example, a route with few obstacles and easy to remove may be selected. By determining based on the distance from the robot hand, the position to the outside, and the height as this order, the determination criteria are simplified, the processing is easy, and the selection can be performed at high speed.

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.

図1は、本発明にかかる把持制御方法を実行するロボットのブロック構成図である。このロボットは、多指多関節のハンドを左右の多関節アームの先端に配置しており、各関節に配置されるアクチュエータ31を駆動することで、物体を把持する等の所定の動作を行わせることができる。ロボットの頭部にはステレオカメラ20が配置されており、対象物や周辺環境のステレオ画像を取得し、制御部1へ転送する。   FIG. 1 is a block diagram of a robot that executes a grip control method according to the present invention. In this robot, a multi-finger multi-joint hand is arranged at the tip of left and right multi-joint arms, and a predetermined operation such as gripping an object is performed by driving an actuator 31 arranged in each joint. be able to. A stereo camera 20 is disposed on the head of the robot, acquires a stereo image of the object and the surrounding environment, and transfers it to the control unit 1.

制御部1は、CPU、ROM、RAM等によって構成されており、内蔵したプログラムに応じてロボットハンド・アームに所定の動作を実行させる。図示は、省略しているが、入力手段(キーボードや音声入力、有線・無線LAN等)からの指示に応じて所定の動作を行ったり、ステレオカメラ20で取得した画像中から探索した対象物に応じた動作を行うようにすればよい。所定の動作としては、物体を把持して予め定められた位置に移動させる動作や、物体を把持したままプログラムされている一連の動作を実行する動作等が含まれる。   The control unit 1 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and causes the robot hand / arm to execute a predetermined operation in accordance with a built-in program. Although not shown, a predetermined operation is performed in response to an instruction from an input means (keyboard, voice input, wired / wireless LAN, etc.), or an object searched from an image acquired by the stereo camera 20 is displayed. The corresponding operation may be performed. The predetermined operation includes an operation of holding an object and moving it to a predetermined position, an operation of executing a series of programmed operations while holding the object, and the like.

制御部1は、ステレオカメラ20で取得した画像を処理する画像処理部10と、処理結果からロボットの周辺環境における物体の形状や位置情報を取得する周辺環境認識部11、ロボットの各関節等に配置された角度センサ30の出力からロボットの位置姿勢を認識する位置姿勢認識部12、所望の動作を行わせるためのロボットハンドの移動経路を探索する経路探索部13、アクチュエータ31を駆動して探索した経路上の移動を支援する駆動制御部14を備えている。これらの各部10〜14は、別個のハードウェアによって構成されていてもよいが、一部または全部が、一部または全部のハードウェアを共有していてもよく、その場合でもソフトウェアが完全に独立している必要はなく、その一部を共有する構成となっていてもよい。   The control unit 1 includes an image processing unit 10 that processes an image acquired by the stereo camera 20, a peripheral environment recognition unit 11 that acquires the shape and position information of an object in the robot's peripheral environment from the processing result, and each joint of the robot. The position / orientation recognition unit 12 that recognizes the position and orientation of the robot from the output of the arranged angle sensor 30, the path search unit 13 that searches for the movement path of the robot hand for performing a desired operation, and the actuator 31 are driven to search. A drive control unit 14 for supporting movement on the route. Each of these units 10 to 14 may be configured by separate hardware, but some or all may share part or all of the hardware, and even in this case, the software is completely independent. It is not necessary to be configured, and a part of the configuration may be shared.

このロボットによる物体の把持制御について説明する前に、対象物の被操作部という概念について簡単に説明する。図2は、把持経路設定における対象物、被操作部、操作姿勢の関係を示す図である。把持の対象となる物体(対象物)には、把持可能な場所である被操作部(EfM: Effective for Manipulation part)が1ないし複数存在する。そして、各被操作部に対して、1ないし複数の操作姿勢が存在する。この操作姿勢とは把持を行う場合を例にとれば、把持するハンドの位置・姿勢に対応する。   Before describing the gripping control of an object by the robot, the concept of an object operated portion will be briefly described. FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship among an object, an operated unit, and an operation posture in gripping path setting. An object to be gripped (target object) includes one or more operated parts (EfM: Effective for Manipulation part) that are grippable places. One or more operation postures exist for each operated part. Taking the case of gripping as an example, this operation posture corresponds to the position / posture of the hand to be gripped.

対象物が立円筒の場合であれば把持する位置である被操作部としては少なくとも側壁部と上部がありうる。そして、例えば上部を把持する場合でも把持する姿勢には様々な姿勢が考えられる。そして、姿勢が異なれば対象物の周辺にある物体とロボットとの位置関係にも影響を及ぼし、把持操作の障害となる物体=障害物も変わりうる。本発明にかかる把持制御方法においては、これら対象物、被操作部、操作姿勢を考慮して、経路設定を行う。   If the object is a vertical cylinder, the operated portion that is the position to be gripped may include at least a side wall portion and an upper portion. For example, even when the upper part is gripped, various postures are conceivable as gripping positions. If the posture is different, the positional relationship between the object around the object and the robot is also affected, and the object = obstacle that becomes an obstacle to the gripping operation can be changed. In the grip control method according to the present invention, the route is set in consideration of the object, the operated portion, and the operation posture.

図3は、本発明にかかる把持制御方法の第1の実施形態の処理を示すフローチャートである。この処理は、制御部1において、外部からまたは、内部のプログラムから把持指令が発せられた場合に実行されるものである。   FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the first embodiment of the grip control method according to the present invention. This process is executed in the control unit 1 when a gripping command is issued from the outside or from an internal program.

最初に、ランダム探索アルゴリズムによって対象物までの経路探索処理を行う(ステップS1)。このランダム探索アルゴリズムとは、各種の経路設定手法としてよく知られている手法である。例えば、図3に示されるように、開始位置qから到達目標位置qG,TOまでの経路を探索する場合に、経路を短いノードの組み合わせとして設定するとともに、開始位置からランダムにノードの方向を設定し、さらに各ノードからの分岐についても同じようにランダムにノードを設定していくことで、正しい経路を探索する手法である。ノードが他の物体へ接触・衝突する場合や、ノードの終端位置がロボットハンドの拘束条件から設定される境界位置を越える場合には、当該ノードの設定や、ノードからの分岐は停止される。また、ノードが重複するような分岐も制限される。 First, a route search process to an object is performed by a random search algorithm (step S1). This random search algorithm is a well-known technique for various route setting techniques. For example, as shown in FIG. 3, when searching for a route from the start position q 1 to the destination target position q G, TO , the route is set as a combination of short nodes, and the direction of the node is randomly determined from the start position. This is a method of searching for a correct route by setting nodes at random in the same way for branches from each node. When a node touches or collides with another object, or when the end position of the node exceeds a boundary position set based on the constraint condition of the robot hand, the setting of the node or branching from the node is stopped. In addition, branching with overlapping nodes is also restricted.

具体的には、ステレオカメラ20で取得した画像に基づいて画像処理部10、周辺環境認識部11において、対象物とその周囲の障害物となりうる物体の形状、位置情報を取得しておく。一方、位置姿勢認識部12は、角度センサ30の出力から各関節の状態を把握し、これを基にしてハンドの位置を把握しておく。経路探索部13は、各位置情報、姿勢情報を基にして対象物の被操作部、その操作姿勢を設定することにより、最終的なハンドの到達目標位置を設定し、現在位置から到達目標位置へと至る経路のランダム探索を実行する。   Specifically, based on the image acquired by the stereo camera 20, the image processing unit 10 and the surrounding environment recognition unit 11 acquire the shape and position information of the object and an object that can be an obstacle around the object. On the other hand, the position and orientation recognition unit 12 grasps the state of each joint from the output of the angle sensor 30 and grasps the position of the hand based on this. The route search unit 13 sets the final target position of the hand by setting the target unit to be operated and its operation posture based on each position information and posture information, and sets the final target position of the hand from the current position. Perform a random search for the route to

ステップS2では、このランダム探索アルゴリズムによって目標位置へと至る経路(第1種の経路)の設定に成功したか否かを評価する。設定に成功した場合には、他の障害物等に接触することなく把持動作が可能な場合であるから、ステップS3へと移行して設定した探索経路を出力し、処理を終了する。その後、駆動制御部14が、アクチュエータ31を駆動して設定した経路に沿ってハンドを移動させる。このとき、角度センサ30の出力を位置姿勢認識部12で読み込んで、経路に沿った移動が実施されているか、フィードバック制御を行うとよい。この制御はフィードバック制御に限られるものではなく、各種の制御手法を適宜組み合わせるとよい。   In step S2, it is evaluated whether or not the route to the target position (first type route) has been successfully set by this random search algorithm. If the setting is successful, the gripping operation is possible without touching other obstacles, etc., so that the process proceeds to step S3, the set search route is output, and the process ends. Thereafter, the drive control unit 14 drives the actuator 31 to move the hand along the set path. At this time, the output of the angle sensor 30 may be read by the position / orientation recognition unit 12 and feedback control may be performed to determine whether movement along the route is performed. This control is not limited to feedback control, and various control methods may be appropriately combined.

第1種の経路設定に失敗した場合、つまり、目的位置までの間に障害物が存在している場合には障害物除去判定に移行する。具体的には、まず、ステップS4では、ステップS2のランダム探索アルゴリズムで求めた経路候補を抽出し、その終端位置を処理する。ここでいう経路候補は、上述したノード連結において、障害物に接触・衝突したり、拘束条件によりノード設定・分岐が停止された経路である。最初の経路候補としては、最も目標位置へ近い位置でノード設定・分岐が停止された経路が選択される。そして、終端処理とは、抽出した経路候補を構成するノードのうち、最も目標位置に物理的に近い位置を終端位置とする処理である。例えば、図4に示される経路では、q、qまでノードが延びていたとしても、q、qより目標位置にqG,TO近いqが終端位置に設定される。 If the first type of route setting fails, that is, if there is an obstacle up to the target position, the process proceeds to obstacle removal determination. Specifically, first, in step S4, route candidates obtained by the random search algorithm in step S2 are extracted, and the end positions are processed. The route candidate here is a route in which node setting / branching is stopped due to a constraint condition or contact with or colliding with an obstacle in the node connection described above. As the first route candidate, a route in which node setting / branching is stopped at a position closest to the target position is selected. The termination process is a process in which the position physically closest to the target position among the nodes constituting the extracted route candidate is the termination position. For example, in the path shown in Figure 4, q B, even node extend to q C, q B, q C q from the target position G, TO close q A is set to the end position.

次に経路候補の終端位置から目標位置までの接続経路を導出する(ステップS5)。ここでは、経路上の障害物は無視し、ロボットハンドの動力学的特性を基にして終端位置と目標位置とを接続する経路を求める。具体的には、終端位置からは、単純な関節動作の組み合わせで到達できる経路(第2種の経路)を設定する。   Next, a connection path from the terminal position of the path candidate to the target position is derived (step S5). Here, an obstacle on the route is ignored, and a route connecting the end position and the target position is obtained based on the dynamic characteristics of the robot hand. Specifically, a route (second type route) that can be reached by a combination of simple joint operations is set from the end position.

経路を設定したら、当該経路上に存在する物体=障害物を検出する(ステップS6)。図4の例では、O10がこれに対応する。ここで、検出する障害物は、単にロボットハンド上の特定の一点の軌跡上に存在する物体を指すのではなく、ハンドを設定した経路に沿って移動させる際に、ロボットハンド・アームのいずれかの部分が接触ないし衝突する可能性のある物体全てが検出される。 When the route is set, an object = obstacle existing on the route is detected (step S6). In the example of FIG. 4, O 10 corresponds to this. Here, the obstacle to be detected is not simply an object existing on the locus of a specific point on the robot hand, but when moving the hand along the set route, either the robot hand or the arm is detected. All objects that are likely to touch or collide are detected.

次に障害物の順序づけを行う(ステップS7)。具体的には、検出された障害物が複数存在する場合には、予め設定された基準に基づいて障害物の除去優先順位を設定する。例えば、基準としては、まず、障害物のうちロボットに近い方を優先する。両者が略同じ距離にある場合には、ロボットの手の届く境界位置に近いもの、左手で把持する場合は、ロボットハンドの到達範囲内で最も左側にある物体、右手で把持する場合は、ロボットハンドの到達範囲内で最も右側にある物体を優先する。これらは、障害物同士がある一定距離以上離れている場合に用いられ、障害物間の距離が近い場合には、それらのうち、被操作部が高い位置にあるものを優先して除去する。   Next, the obstacles are ordered (step S7). Specifically, when there are a plurality of detected obstacles, the obstacle removal priority is set based on a preset criterion. For example, as a reference, first, the obstacle closest to the robot is prioritized. When both are at approximately the same distance, the one near the boundary where the robot's hand can reach, when grasping with the left hand, the leftmost object within the reach of the robot hand, when grasping with the right hand, the robot Priority is given to the rightmost object in the reach of the hand. These are used when the obstacles are apart from each other by a certain distance, and when the distance between the obstacles is short, those having the operated portion at a high position are removed preferentially.

障害物の除去優先順位を決定したら、障害物自体を除去する経路を設定する。これは、障害物を対象物としてステップS1の処理と同様の手法により経路を設定することにより行われる。この際に、当該障害物を除去するためには、さらに別の障害物を除去する必要がある場合、当該障害物の除去に先立ってこの別の障害物を除去する経路の検索を行う。   After the obstacle removal priority order is determined, a route for removing the obstacle itself is set. This is performed by setting a route by the same method as the processing of step S1 with an obstacle as an object. At this time, in order to remove the obstacle, if another obstacle needs to be removed, a path for removing the other obstacle is searched before removing the obstacle.

例えば、図4に示される経路では、障害物O10を除去するための到達位置qG10がO20により遮られているため、O20を先行して除去する必要がある。このO20を除去するための到達位置qG20は、障害物O30、O31によって遮られているので、これらO30、O31を除去する必要がある。これらの障害物の関係をツリー図として表したのが、図5である。このツリー図においては、最上位が最終到達目標位置(本図ではqG,TO)を表し、それぞれの到達位置ないし物体に対する障害物がその下にそれぞれ分岐する構成となる。O30とO31が並列に記されているのは、いずれもO20に対する独立した障害物であるからである。そして、ロボットに近いO30が優先して除去される。 For example, in the path shown in FIG. 4, since the arrival position q G10 for removing obstacles O 10 is blocked by O 20, it is necessary to remove in advance the O 20. Since the reaching position q G20 for removing O 20 is blocked by the obstacles O 30 and O 31 , it is necessary to remove these O 30 and O 31 . FIG. 5 shows the relationship between these obstacles as a tree diagram. In this tree diagram, the highest position represents the final target position (q G, TO in this figure), and each of the arrival positions or obstacles to the object are branched downward. O 30 and O 31 are written in parallel because both are independent obstacles to O 20 . Then, O 30 close to the robot is removed with priority.

次に、ステップS9において経路探索に成功したか否かをチェックする。経路を設定できなかった場合には、ステップS10へと移行して、別経路候補を選択し、ステップS4からの経路設定処理をやり直す。なお、別経路候補には、把持対象物の被操作部、把持姿勢を異ならせた経路も含まれる。経路探索に成功した場合には、探索経路と障害物を出力し(ステップS11)、処理を終了する。この後、前述したように、駆動制御部14が、アクチュエータ31を駆動して設定した経路に沿ってハンドを移動させる制御を実施する。   Next, in step S9, it is checked whether the route search is successful. If the route cannot be set, the process proceeds to step S10, another route candidate is selected, and the route setting process from step S4 is performed again. Note that the alternative route candidates also include routes in which the operated portion of the gripping object and the gripping posture are different. If the route search is successful, the searched route and the obstacle are output (step S11), and the process ends. Thereafter, as described above, the drive control unit 14 performs the control of moving the hand along the path set by driving the actuator 31.

経路上に複数の障害物が存在する場合に、ごく稀にではあるが、物体Aを除去するには、物体Bが障害物となり、物体Bを除去するには物体Aが障害物となるというデッドロック関係が成立することがある。本制御においては、このような事態が発生しうる環境においても、ランダム探索によって設定された複数の経路候補から経路を選択することで、これらの物体と干渉しない経路の選択可能性が高まるので対象物へ至る経路を設定する角度が高まり、経路生成が容易になる。   In a rare case when there are a plurality of obstacles on the route, the object B becomes an obstacle to remove the object A, and the object A becomes an obstacle to remove the object B. A deadlock relationship may be established. In this control, even in an environment where such a situation may occur, selecting a route from a plurality of route candidates set by random search increases the possibility of selecting a route that does not interfere with these objects. The angle for setting a route to an object is increased, and route generation is facilitated.

また、ランダム探索アルゴリズムによって障害物に接触・衝突することなく目標到達位置へと到達する経路を優先して設定し、その経路の設定が不能な場合には、このランダム探索で用いた経路候補を利用して障害物を除去する必要のある経路の設定を行うため、障害物検出時の経路設定処理が簡便化されるので、処理時間の高速化が図れるという利点も有している。   In addition, when a route that reaches the target arrival position without touching or colliding with an obstacle is preferentially set by the random search algorithm and the route cannot be set, the route candidate used in this random search is set. Since a route for which an obstacle needs to be removed is set by using the route setting process at the time of detecting an obstacle, the processing time can be increased.

なお、ステップS4〜S8の処理を複数の経路候補について同時並行的に実行し、除去障害物の少ない経路や経路が単純な経路を優先して設定するようにしてもよい。この場合には、さらに適切な経路設定が可能となるという利点を有する。   Note that the processing in steps S4 to S8 may be executed simultaneously for a plurality of route candidates, and a route with few removed obstacles or a route with a simple route may be preferentially set. In this case, there is an advantage that a more appropriate route can be set.

本発明にかかる把持制御方法は上記の実施形態に限られるものではない。図6は、本発明にかかる把持制御方法の第2の実施形態の処理を示すフローチャートである。この処理も第1の実施形態と同様に、制御部1において、外部からまたは、内部のプログラムから把持指令が発せられた場合に実行されるものである。   The grip control method according to the present invention is not limited to the above embodiment. FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the second embodiment of the grip control method according to the present invention. Similar to the first embodiment, this process is also executed in the control unit 1 when a gripping command is issued from the outside or from an internal program.

最初にランダム探索アルゴリズムによって対象物までの経路探索処理を行い(ステップS21)、探索の成否を判定して(ステップS22)、成功した場合には、探索経路(第1種の経路)を出力して(ステップS23)処理を終了する点については、第1の実施形態におけるステップS1〜S3の処理と同一である。   First, a route search process to the object is performed by a random search algorithm (step S21), the success or failure of the search is determined (step S22), and if successful, the search route (first type route) is output. (Step S23) The process is terminated in the same way as the processes in steps S1 to S3 in the first embodiment.

ステップS22において、経路の設定ができなかったと判定した場合には、ステップS24へと移行して、対象物に近接する障害物を判定する。ここで、対象物に近接する障害物とは、対象物近くで、把持姿勢に影響を及ぼしうる障害物を指す。図7は、このような障害物と対象物、被操作部、操作姿勢の関係を示している。ここで検出される「対象物に近接する障害物」(以下、近接障害物と称する。)は、操作姿勢によって定まる。そして、操作姿勢は、被操作部EfMによって1つあるいは複数定まりうる。さらに被操作部EfMも対象物により1つないし複数設定されうる。したがって、1つの対象物に対して、1つあるいは複数の被操作部EfMがありえ、これらは選択的な関係にある。そして各被操作部EfMに対しても1つあるいは複数の把持姿勢がありえ、これらも選択的な関係にある。さらに、各把持姿勢に対して1つないし複数の近接障害物がありうる。特定の把持姿勢に対する複数の近接障害物は選択的な関係ではなく、その全てが同等の障害物である。   If it is determined in step S22 that the route cannot be set, the process proceeds to step S24, and an obstacle close to the object is determined. Here, the obstacle close to the object refers to an obstacle near the object that may affect the gripping posture. FIG. 7 shows the relationship between such an obstacle, the object, the operated part, and the operation posture. The “obstacle close to the object” (hereinafter referred to as a proximity obstacle) detected here is determined by the operation posture. One or more operation postures can be determined by the operated portion EfM. Furthermore, one or more operated parts EfM can be set depending on the object. Therefore, there can be one or a plurality of operated parts EfM for one object, and these are in a selective relationship. Each operated part EfM can have one or a plurality of gripping postures, which are also in a selective relationship. Furthermore, there can be one or more proximity obstacles for each gripping posture. A plurality of proximity obstacles for a specific gripping posture is not a selective relationship, and all of them are equivalent obstacles.

この近接障害物の判定処理についてさらに具体的に説明する。図8は、周辺環境の一例を示している。ここでは、ロボット40により、テーブル70上の急須50を把持する場合を例にとる。そして、急須50の周囲の障害物を符号60で表す。図9、図10に示されるように、急須50の把持部である把手51を円柱で近似し、その長さをw、直径をdとする。実際に把持を行うための操作用領域55は、把手51を取り囲む直径(d+2×d)で長さ(w+w)の空間となる。 This proximity obstacle determination process will be described more specifically. FIG. 8 shows an example of the surrounding environment. Here, a case where the teapot 50 on the table 70 is gripped by the robot 40 is taken as an example. An obstacle around the teapot 50 is denoted by reference numeral 60. 9, as shown in FIG. 10, the handle 51 is a grip of the teapot 50 is approximated by a cylinder and its length w h, the diameter and d c. The operation area 55 for actually performing gripping is a space having a diameter (d c + 2 × d h ) surrounding the handle 51 and a length (w h + w m ).

図11は、この近接障害物の判定処理を示すフローチャートである。最初に、各物体形状を水平面に投影する(ステップS41)。例えば、図8に示されるような環境下では、テーブル70上に投影を行う。この投影は、ロボットからみて前後方向をx軸、左右方向をy軸とするxy平面に対して行われる。次に、把持位置近傍の所定の点を原点とする所定の座標系へと変換を行う(ステップS42)。図10に示される例では、把手51の中心軸上の把手の根元の投影点を原点O’とし、X’軸を把手51の中心軸、Y’軸をこれに直角な方向に設定した座標系にX’Y’座標系へ変換する。   FIG. 11 is a flowchart showing this proximity obstacle determination process. First, each object shape is projected on a horizontal plane (step S41). For example, the projection is performed on the table 70 in the environment as shown in FIG. This projection is performed on an xy plane with the front-rear direction as the x-axis and the left-right direction as the y-axis, as viewed from the robot. Next, conversion is performed to a predetermined coordinate system having a predetermined point near the gripping position as an origin (step S42). In the example shown in FIG. 10, the projection point at the base of the handle on the central axis of the handle 51 is set as the origin O ′, the X ′ axis is the central axis of the handle 51, and the Y ′ axis is set in a direction perpendicular thereto. Convert system to X'Y 'coordinate system.

座標変換後、操作用領域55と投影面の重なる物体を障害物候補として抽出する(ステップS43)。上述したように座標を変換することで、操作用領域55は、X’が0以上(w+w)以下、Y’の絶対値が(r+d)となり、この操作用領域55との重なり判定が容易になる。図10に示される例では、横円筒603,1、立方体601,2、立円筒602,1、球604,1が投影面の重なる障害物候補として認識される。 After the coordinate conversion, an object that overlaps the operation area 55 and the projection plane is extracted as an obstacle candidate (step S43). By converting the coordinate as described above, the operation area 55, X 'is 0 or higher (w h + w m) or less, Y' absolute value of (r c + d h), and the this operating region 55 It becomes easy to determine the overlap. In the example shown in FIG. 10, horizontal cylinders 60 3,1 , cubes 60 1,2 , vertical cylinders 60 2,1 and spheres 60 4,1 are recognized as obstacle candidates with overlapping projection planes.

次に、抽出した障害物候補と対象物の3次元形状、位置関係から実際に近接関係にあるか否かを判定し、近接関係を満たす候補を障害物として抽出する(ステップS44)。例えば、図12に示されるように、障害物候補60、60と操作用領域55の高さ位置関係から接触の有無を判定するとよい。同図に示される条件下では、障害物候補60は障害物ではないと判定され、障害物候補60が障害物と判定される。最後に、抽出した障害物についてその除去の優先順位である順序づけを行う(ステップS45)。 Next, it is determined from the extracted obstacle candidate and the three-dimensional shape and positional relationship of the target object whether or not there is actually a proximity relationship, and a candidate satisfying the proximity relationship is extracted as an obstacle (step S44). For example, as shown in FIG. 12, the presence or absence of contact may be determined from the height positional relationship between the obstacle candidates 60 i and 60 j and the operation area 55. Under the conditions shown in the figure, the obstacle candidate 60 i is determined not to be an obstacle, and the obstacle candidate 60 j is determined to be an obstacle. Finally, the extracted obstacles are ordered as the priority of removal (step S45).

障害物の判定処理が終了したら、図6に示されるフローチャートのステップS25へと移行し、条件を満たす近接障害物が存在したか否かを判定する。近接障害物が存在していると判定した場合には、ステップS26へと移行して抽出した近接障害物がないと仮定して対象物までの経路(第2種の経路)を探索する。この経路探索はステップS21と同様のランダム探索に基づいて行ってもよいし、当該障害物によってノード接続が中止された経路候補を延長する形で探索を行ってもよい。   When the obstacle determination process ends, the process proceeds to step S25 in the flowchart shown in FIG. 6 to determine whether there is a nearby obstacle that satisfies the condition. If it is determined that there is a nearby obstacle, the process proceeds to step S26 and a route to the target object (second type route) is searched on the assumption that there is no extracted nearby obstacle. This route search may be performed based on the same random search as in step S21, or may be performed by extending the route candidates whose node connection is stopped by the obstacle.

経路探索後、その成否を判定する(ステップS27)。経路設定に成功した場合には、後述するステップS30へと移行する。一方、経路設定が不能と判定した場合、および、前述したステップS25において、近接障害物は存在していないと判定した場合には、ステップS28へと移行し、ロボットの関節の動きを単純化することで初期位置から目標到達位置へと至る経路(単純経路=第3種の経路)を設定し、この単純経路上における障害物を検出する。   After the route search, the success or failure is determined (step S27). When the route setting is successful, the process proceeds to step S30 described later. On the other hand, if it is determined that the route setting is impossible, and if it is determined in step S25 described above that there is no proximity obstacle, the process proceeds to step S28 to simplify the movement of the robot joint. Thus, a route from the initial position to the target arrival position (simple route = third type route) is set, and an obstacle on the simple route is detected.

ここでは、図8に示されるような環境下におけるこの単純経路の例を2つ述べる。第1の例を図13に示す。まず、ロボットの右腕を右側にまっすぐ肩の高さまで伸ばす。その位置からハンドを対象物50へ向かって弧を描くように左下方へと下ろしていく。このとき、肩関節40sと肘関節40eを同時に曲げる。それぞれの関節は、等角速度運動をなす。このとき手首40wの描く軌跡は、アルキメデス螺旋となり、肘関節40eの描く軌跡は、アルキメデスの螺旋面の形成する円錐の斜め横断面の弧に対応する。これらは、ロボットの形状から幾何学的に求めうる。そして、このときロボットハンド・アームが通過する領域にその一部が位置する物体を障害物と認定する。   Here, two examples of this simple path in an environment as shown in FIG. 8 will be described. A first example is shown in FIG. First, extend the robot's right arm straight to the shoulder to the right. From that position, the hand is lowered to the lower left so as to draw an arc toward the object 50. At this time, the shoulder joint 40s and the elbow joint 40e are bent simultaneously. Each joint makes an equiangular velocity motion. At this time, the trajectory drawn by the wrist 40w becomes an Archimedean spiral, and the trajectory drawn by the elbow joint 40e corresponds to the arc of the oblique cross section of the cone formed by the Archimedean spiral surface. These can be obtained geometrically from the shape of the robot. At this time, an object whose part is located in an area through which the robot hand arm passes is recognized as an obstacle.

第2の例を図14、図15に示す。この場合は、まず、肘関節40eを駆動し、前腕部を上腕部側へ折り曲げる。次に、上腕部を右側へ伸ばして、肩の高さまであげる。このとき、前腕部は上腕部の上に折り曲げられた体勢となる。ここから、肩関節40sを回して前腕部を左方向に回転させ、前腕部と上腕部の中心軸のなす平面が対象物50上に位置する位置まで移動させる。次に、ハンドの先端をまっすぐに対象物まで移動させる。このとき、肘関節40eは、右側へと移動させる形となる。この場合にもおいても、各関節等の移動軌跡は幾何学的に求めることができる。そのため、ロボットハンド・アームが通過する領域、そこに位置する障害物についても幾何計算により求めることができる。   A second example is shown in FIGS. In this case, first, the elbow joint 40e is driven and the forearm is bent toward the upper arm. Next, extend the upper arm to the right and raise it to the height of the shoulder. At this time, the forearm is in a posture folded on the upper arm. From here, the shoulder joint 40 s is rotated to rotate the forearm portion to the left, and is moved to a position where the plane formed by the central axes of the forearm portion and the upper arm portion is located on the object 50. Next, the tip of the hand is moved straight to the object. At this time, the elbow joint 40e is moved to the right side. Even in this case, the movement trajectory of each joint or the like can be obtained geometrically. For this reason, the region through which the robot hand arm passes and the obstacle located there can also be obtained by geometric calculation.

障害物を検出したら、検出した全障害物が存在しないものと仮定して対象物までの経路を検索する(ステップS29)。この場合、少なくとも上述した単純経路の設定は可能であることから、上述した単純経路を経路としてもよいが、さらに、それ以外の経路を探索してもよい。こうした経路は、駆動系の動作としては複雑になるものの、経路自体の軌跡は単純経路に比べて短くなりうる。   If an obstacle is detected, a route to the object is searched assuming that all the detected obstacles do not exist (step S29). In this case, since the simple route described above can be set at least, the simple route described above may be used as the route, but other routes may be searched. Although such a path is complicated as the operation of the drive system, the path of the path itself can be shorter than a simple path.

ステップS30では、障害物・近接障害物が複数ある場合に、その除去の順位づけを行う。この順位設定は、上述した第1の実施形態と同様の基準により行えばよい。順位づけが終了したら、障害物除去のための経路を探索する(ステップS31)。この経路探索は、個々の障害物を対象物としてステップS21と同様のランダム探索アルゴリズムによって経路設定を行えばよい。   In step S30, when there are a plurality of obstacles / proximity obstacles, the removal is ranked. This order setting may be performed according to the same criteria as in the first embodiment described above. When the ranking is completed, a route for obstacle removal is searched (step S31). In this route search, the route may be set by a random search algorithm similar to step S21 with individual obstacles as objects.

経路設定を終えたらステップS32へと移行して、探索に成功したか否かを判定する。経路を設定できなかった場合には、ステップS33へと移行して、別経路ないし別の近接障害物を選択し、ステップS24からの経路設定処理をやり直す。なお、別経路候補には、把持対象物の被操作部、把持姿勢を異ならせた経路も含まれる。経路探索に成功した場合には、探索経路と障害物を出力し(ステップS34)、処理を終了する。この後、前述したように、駆動制御部14が、アクチュエータ31を駆動して設定した経路に沿ってハンドを移動させる制御を実施する。   When the route setting is completed, the process proceeds to step S32 to determine whether or not the search is successful. If the route cannot be set, the process proceeds to step S33, another route or another nearby obstacle is selected, and the route setting process from step S24 is performed again. Note that the alternative route candidates also include routes in which the operated portion of the gripping object and the gripping posture are different. If the route search is successful, the searched route and the obstacle are output (step S34), and the process ends. Thereafter, as described above, the drive control unit 14 performs the control of moving the hand along the path set by driving the actuator 31.

本実施形態の制御においては、近接障害物を優先的に除去する経路を設定するため、確実に把持体勢へと至ることができる。また、障害物を検出する際にハンド・アームの動きを限定した単純経路を用いて判定を行うので、障害物の判定処理が容易かつ簡便なものとなり、処理を高速化することが可能となる。また、デッドロック関係に対しても第1の実施形態と同様に他の経路を設定できる可能性が高まる。   In the control of the present embodiment, a route for preferentially removing the nearby obstacle is set, so that the grip posture can be surely reached. In addition, when detecting an obstacle, the determination is performed using a simple path that restricts the movement of the hand and arm. Therefore, the obstacle determination process is easy and simple, and the processing speed can be increased. . In addition, the possibility of setting other routes with respect to the deadlock relationship is increased as in the first embodiment.

上述した単純経路はこれに限られるものではなく、各種の経路設定を行うことが可能である。また、本実施形態においても、複数の把持部・把持姿勢に対してステップS24〜S32の処理を同時並行的に処理するようにしてもよい。   The simple route described above is not limited to this, and various route settings can be performed. Also in the present embodiment, the processes in steps S24 to S32 may be performed concurrently for a plurality of gripping units and gripping postures.

本発明にかかる把持制御方法を実行するロボットのブロック構成図である。It is a block block diagram of the robot which performs the holding | grip control method concerning this invention. 把持経路設定における対象物、被操作部、操作姿勢の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the target object, to-be-operated part, and operation attitude | position in grip path | route setting. 本発明にかかる把持制御方法の第1の実施形態の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of 1st Embodiment of the holding | grip control method concerning this invention. 図3の処理における物体と経路候補の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the object and path | route candidate in the process of FIG. 図4の状態における経路設定結果の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the path | route setting result in the state of FIG. 本発明にかかる把持制御方法の第2の実施形態の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of 2nd Embodiment of the holding | grip control method concerning this invention. 図6の処理において検出対象となる対象物に近接する障害物と対象物、被操作部、操作姿勢の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the obstruction which adjoins the target object used as a detection target in the process of FIG. 近接障害物の判定処理を説明する周辺環境の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the surrounding environment explaining the determination process of a proximity | contact obstacle. 図8の環境中での把持対象物である急須を示す図である。It is a figure which shows the teapot which is a holding | grip target object in the environment of FIG. 図9の急須に近接する障害物を示している。FIG. 10 shows an obstacle close to the teapot in FIG. 9. 図6の処理における近接障害物の判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination process of the proximity | contact obstacle in the process of FIG. 図10に示す急須を対象に、図11の処理で対象となる障害物との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship with the obstacle which becomes object by the process of FIG. 11 for the teapot shown in FIG. 図6の処理における単純経路の第1の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the simple path | route in the process of FIG. 図6の処理における単純経路の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the simple path | route in the process of FIG. 図14の単純経路を上から見た図である。It is the figure which looked at the simple path | route of FIG. 14 from the top.

符号の説明Explanation of symbols

1…制御部、10…画像処理部、11…周辺環境認識部、12…位置姿勢認識部、13…経路探索部、14…駆動制御部、20…ステレオカメラ、30…角度センサ、31…アクチュエータ、40…ロボット、40s…肩関節、40w…手首、40e…肘関節、50…急須(対象物)、51…把手、55…操作用領域、60、60…障害物候補、70…テーブル、EfM…被操作部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control part, 10 ... Image processing part, 11 ... Ambient environment recognition part, 12 ... Position and orientation recognition part, 13 ... Path search part, 14 ... Drive control part, 20 ... Stereo camera, 30 ... Angle sensor, 31 ... Actuator , 40 ... robot, 40 s ... shoulder joint, 40 w ... wrist, 40e ... elbow joint, 50 ... teapot (object), 51 ... grip, 55 ... operation region, 60 i, 60 j ... obstacle candidate, 70 ... table , EfM: operated part.

Claims (6)

視覚センサを用いて把持対象物およびその周囲の位置関係を把握し、対象物を把持させるロボットハンドによる把持制御方法において、
経路探索アルゴリズムによって初期位置から対象物の把持位置までのハンドの移動経路である第1種の経路を対象物、被操作部、操作姿勢を考慮して設定する工程と、
障害物が存在するため、前記第1種の経路設定が不能な場合に、対象物、被操作部、操作姿勢を考慮して経路を再設定する工程であって、
前記第1種の経路設定時に障害物の存在やロボットハンドの拘束条件により候補外とされた経路の最終地点から把持位置までを接続することで第2種の経路を設定する工程と、
前記第2種の経路に沿って前記ロボットハンドを移動させる際に、ロボットハンド・アームのいずれかの部分が接触ないし衝突する可能性のある障害物を抽出する工程と、
抽出した障害物を前記ロボットハンドにより把持して除去する経路を含めた把持位置までのハンドの移動経路を再設定する工程と、を有する工程と、
を備えていることを特徴とするロボットハンドによる把持制御方法。
In a grip control method by a robot hand that grasps a target object and its surroundings using a visual sensor and grips the target object,
A step of setting a first type path that is a movement path of a hand from an initial position to a gripping position of an object by a path search algorithm in consideration of the object, an operated part, and an operation posture;
A step of resetting the path in consideration of the object, the operated part, and the operation posture when the first type of path setting is impossible because an obstacle exists.
A step of setting a second type of route by connecting from the final point of the route that is not a candidate due to the presence of an obstacle or the constraint condition of the robot hand during the first type of route setting to a gripping position;
Extracting an obstacle with which any part of the robot hand arm may contact or collide when moving the robot hand along the second type path;
Resetting the movement path of the hand to the gripping position including the path for gripping and removing the extracted obstacle by the robot hand; and
A gripping control method using a robot hand, comprising:
前記第2種の経路を複数設定し、経路上に存在する障害物に応じて経路の優先順位を設定して、経路の再設定を行うことを特徴とする請求項1記載のロボットハンドによる把持制御方法。 The robot hand gripping according to claim 1, wherein a plurality of the second type routes are set, a route priority is set according to an obstacle existing on the route, and the route is reset. Control method. 視覚センサを用いて把持対象物およびその周囲の位置関係を把握し、対象物を把持させるロボットハンドによる把持制御方法において、
経路探索アルゴリズムによって初期位置から対象物の把持位置までのハンドの移動経路である第1種の経路を対象物、被操作部、操作姿勢を考慮して設定する工程と、
障害物が存在するため、前記第1種の経路設定が不能な場合に、対象物、被操作部、操作姿勢を考慮して経路を再設定する工程であって、
把持対象物に近接し、把持動作を妨害する近接障害物を検出する工程と、
検出した近接障害物がない場合の把持対象物へと至る第2種の経路を設定する工程と、
前記第2種の経路設定が不能な場合に、ロボットハンドの動きを限定した条件で、初期位置から把持位置へと至る第3種の経路を設定する工程と、
前記第3種の経路に沿って前記ロボットハンドを移動させる際に、ロボットハンド・アームのいずれかの部分が接触ないし衝突する可能性のある障害物を抽出する工程と、
障害物を前記ロボットハンドにより把持して除去する経路を含めた把持位置までのハンドの移動経路を再設定する工程と、を有する工程と、を備えていることを特徴とするロボットハンドによる把持制御方法。
In a grip control method by a robot hand that grasps a target object and its surroundings using a visual sensor and grips the target object,
A step of setting a first type path that is a movement path of a hand from an initial position to a gripping position of an object by a path search algorithm in consideration of the object, an operated part, and an operation posture;
A step of resetting the path in consideration of the object, the operated part, and the operation posture when the first type of path setting is impossible because an obstacle exists.
Detecting a proximity obstacle that is close to the object to be grasped and obstructs the grasping operation;
A step of setting a second type route to the grasped object when there is no detected proximity obstacle;
A step of setting a third type path from an initial position to a gripping position under a condition in which the movement of the robot hand is limited when the second type path setting is impossible;
Extracting an obstacle that may contact or collide with any part of the robot hand arm when moving the robot hand along the third type path;
A step of resetting a movement path of the hand to a gripping position including a path for gripping and removing an obstacle by the robot hand, and a gripping control by the robot hand Method.
前記第3種の経路を複数設定するとともに、経路上に存在する障害物に応じて経路に優先順位を設定して、経路の再設定を実行することを特徴とする請求項3記載のロボットハンドによる把持制御方法。 4. The robot hand according to claim 3, wherein a plurality of the third type routes are set, a priority is set for the route according to an obstacle existing on the route, and the route is reset. Gripping control method. 障害物を検出する際に、前提とした把持動作では経路の再設定が不能な場合には、前提とする把持動作を変更して再設定工程を実施することを特徴とする請求項3または4に記載のロボットハンドによる把持制御方法。 5. When the obstacle is detected, if resetting of the path is impossible with the presumed gripping operation, the resetting process is performed by changing the presumed gripping operation. The grip control method by the robot hand described in 1. 経路の優先順位は、ロボットハンドに近い障害物がある経路を優先し、ほぼ同じ距離であればロボットハンドから見て外側に障害物が位置する経路を優先し、それらが近接している場合には、背の高い障害物が存在する経路を優先することを特徴とする請求項2または4のいずれかに記載のロボットハンドによる把持制御方法。 The route priority is given priority to routes that have obstacles close to the robot hand, and if the distance is approximately the same, priority is given to routes that have obstacles on the outside as viewed from the robot hand. 5. The grip control method using a robot hand according to claim 2, wherein priority is given to a route in which a tall obstacle exists.
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