JP5036661B2 - Interference check control apparatus and interference check control method - Google Patents

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Description

本発明は、近接配置され動作領域が重複している複数のロボットの干渉チェック制御装置および干渉チェック制御方法に関する。   The present invention relates to an interference check control device and an interference check control method for a plurality of robots arranged close to each other and having overlapping operation areas.

少なくとも2台以上のロボットの動作領域が重なる状態で同時に作業するロボットシステムにおいて、ロボット同士の干渉チェックを行なう技術が開示されている。一般に、ロボットをいくつかの構成部分に分け、ロボット構成部分を覆うように例えば円筒と半球を用いた近似立体でロボット構成部分をモデル化して、これら近似立体間の距離を計算することから衝突を検知する方法(特許文献1参照)が行われており、例えばロボットを単純な線分でモデル化してその線分間の最近接距離を計算し干渉状態をチェックする方法が行われている。   There is disclosed a technique for performing an interference check between robots in a robot system that operates simultaneously in a state where the operation areas of at least two robots overlap. In general, the robot is divided into several components, and the robot components are modeled with an approximate solid using, for example, a cylinder and a hemisphere so as to cover the robot components, and the distance between these approximate solids is calculated. A detection method (see Patent Document 1) is performed. For example, a robot is modeled by a simple line segment, a closest distance between the line segments is calculated, and an interference state is checked.

前記のような干渉チェック方法を用いて各ロボット同士が干渉しないよう停止する技術として、例えば、エンドエフェクタなどの取り付けてある手先部分であるロボットのツールの周りに該ロボットのツールの大きさよりも大きい2重の干渉判定領域を設けてその干渉状態と各ロボット同士の相対的な移動方向の関係にあわせて、片方を停止させるか両方を停止させるか決定する方法(特許文献2参照)がある。また、干渉回避のために停止動作を開始した際の停止完了時の姿勢を計算し、その姿勢に対して各ロボット同士の干渉の有無を判定して、停止完了時の姿勢に対して各ロボット同士の干渉があれば停止必要と判断し停止を開始する方法(特許文献3参照)という先行技術がある。   As a technique for stopping the robots from interfering with each other using the interference check method as described above, for example, the size of the robot tool is larger than the size of the robot tool around the robot tool, which is a hand part to which an end effector is attached There is a method of providing a double interference determination region and determining whether to stop one or both according to the relationship between the interference state and the relative movement direction of each robot (see Patent Document 2). Also, calculate the posture at the time of stopping completion when starting the stopping operation to avoid interference, determine the presence or absence of interference between the robots for that posture, and each robot with respect to the posture at the time of stopping completion There is a prior art called a method (see Patent Document 3) in which it is determined that a stop is necessary if there is mutual interference and a stop is started.

特開60-217410号公報JP 60-217410 A 特許第3351330号公報Japanese Patent No. 3351330 特許第3907649号公報Japanese Patent No. 3907649

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
ロボットの手先軌道が教示軌道に沿って、例えば直線や円弧を描く際には、各ロボット構成部分は、単調動作ではなく複雑に動く場合がある。あるロボット構成部分と他ロボット構成部分が相対的に近づいたり離れたりする動きに該当する。ロボット同士が近接配置され動作領域が重複する際には、該ロボット構成部分の複雑な動作によって各ロボット構成部分同士が干渉する危険性があるというのは大きな問題であり、従来方法ではそのようなロボット構成部分間の干渉チェックができていなかった。
However, the prior art has the following problems.
When the robot's hand trajectory draws a straight line or an arc along the teaching trajectory, for example, each robot component may move in a complicated manner rather than a monotonous operation. This corresponds to a movement in which a certain robot component part and another robot component part relatively approach or separate from each other. When robots are arranged close to each other and their operation areas overlap, there is a big problem that there is a risk that the robot components will interfere with each other due to the complicated operation of the robot components. Interference check between robot components could not be done.

従来方法は、例えば、特許文献2ではロボットのツールに限定されており構成部分同士の距離判定を行なっていないためツール部分同士は干渉していなくてもその停止動作中に別の構成部分同士が干渉する可能性があった。特許文献3では、ロボット制御指令を作る制御計算周期ごとに干渉チェックをする時に、ある時刻で計算されたロボット停止位置と、1制御周期分だけ次の時刻に計算された停止位置の停止位置間隔が、特に高速動作時に大きくなってしまうため、干渉チェックを行なう隣り合った停止位置間においてはロボット構成部分同士が干渉している可能性を判定できない。   For example, in Patent Document 2, the conventional method is limited to a robot tool and does not determine the distance between the component parts. There was a possibility of interference. In Patent Literature 3, when performing an interference check for each control calculation cycle for creating a robot control command, the stop position interval between the robot stop position calculated at a certain time and the stop position calculated at the next time by one control cycle. However, since it becomes large particularly during high-speed operation, it is not possible to determine the possibility that the robot components interfere with each other between adjacent stop positions where the interference check is performed.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、制動動作中におけるロボットの構成部分同士の干渉の有無を高精度に判定することのできる干渉チェック制御装置および干渉チェック制御方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an interference check control apparatus and interference check control capable of determining with high accuracy the presence or absence of interference between components of a robot during a braking operation. The purpose is to obtain a method.

本発明に係る干渉チェック制御装置は、それぞれの動作領域に重複する部分を有するロボット同士の干渉チェック制御装置であって、計算周期ごとに算出されたロボットの速度・位置データを記憶する速度・位置記憶手段と、各ロボット間の干渉判定を行なうための干渉判定領域の閾値をあらかじめ記憶する干渉判定用閾値記憶手段と、速度・位置記憶手段に記憶された速度・位置データに基づいて、ロボットが現時点から制動を開始した際に完全に停止するまでに必要な時間を計算する制動時間計算手段と、制動開始から制動完了までの各ロボット同士の各構成部分間の最近接距離の履歴を、接近する各構成部分の速度に基づいて各ロボット同士の各構成部分間の最近接方向ベクトルと各ロボット同士の各構成部分についての速度との内積から算出される接近速度値の上限値を用いて推定するロボット間距離推定手段と、推定された各構成部分間の最近接距離の履歴と、干渉判定用閾値記憶手段にあらかじめ記憶された干渉判定領域の閾値とを比較し、制動開始から制動完了までの間の干渉の有無を判定する干渉判定手段と、干渉判定手段による干渉判定結果に応じて、計算周期ごとに各ロボットに対する移動指令値を作り出すとともに、現在の計算周期におけるロボットの速度・位置データを速度・位置記憶手段に記憶させる指令値生成手段とを備えるものである。 The interference check control device according to the present invention is an interference check control device for robots having overlapping portions in their respective operation areas, and stores the speed / position data of the robot calculated for each calculation cycle. Based on the speed / position data stored in the speed / position storage means, the threshold value storage means for storing in advance the threshold value of the interference determination area for performing the interference determination between the robots, Approach the braking time calculation means that calculates the time required to completely stop when braking is started from the present time, and the history of the closest distance between each component of each robot from the start of braking to the completion of braking inner product of the velocity of the nearest neighbor direction vector and each component of each robot to each other between the components of the respective robots based on the speed of each component to A robot distance estimating means for estimating with the upper limit value of the approach speed values being al calculated, and the closest distance history among the component parts which are estimated, pre-stored interference determination for the collision determination threshold value storage means Compared with the threshold value of the area, the interference determination means for determining the presence or absence of interference between the start of braking and the completion of braking, and the movement command value for each robot for each calculation cycle according to the interference determination result by the interference determination means And a command value generation means for storing the speed / position data of the robot in the current calculation cycle in the speed / position storage means.

本発明に係る干渉チェック制御方法は、それぞれの動作領域に重複する部分を有するロボット同士の干渉チェック制御方法であって、第1の記憶部に記憶された速度・位置データに基づいて、ロボットが現時点から制動を開始した際に完全に停止するまでに必要な時間を計算する制動時間計算ステップと、制動開始から制動完了までの各ロボット同士の各構成部分間の最近接距離の履歴を、接近する各構成部分の速度に基づいて各ロボット同士の各構成部分間の最近接方向ベクトルと各ロボット同士の各構成部分についての速度との内積から算出される接近速度値の上限値を用いて推定するロボット間距離推定ステップと、推定された各構成部分間の最近接距離の履歴と、第2の記憶部にあらかじめ記憶された干渉判定領域の閾値とを比較し、制動開始から制動完了までの間の干渉の有無を判定する干渉判定ステップと、干渉判定ステップによる干渉判定結果に応じて、計算周期ごとに各ロボットに対する移動指令値を作り出すとともに、現在の計算周期におけるロボットの速度・位置データを第1の記憶部に記憶させる指令値生成ステップとを備えるものである。

The interference check control method according to the present invention is an interference check control method for robots having overlapping portions in their respective operation areas, and the robot is controlled based on the speed / position data stored in the first storage unit. Approach the braking time calculation step to calculate the time required to completely stop when braking is started from the present time, and the history of the closest distance between each component of each robot from the start of braking to the completion of braking Based on the velocity of each component to be estimated using the upper limit value of the approach speed value calculated from the inner product of the closest direction vector between the components of each robot and the velocity of each component of each robot Comparing the distance between the robots to be estimated, the history of the estimated closest distance between each component, and the threshold value of the interference determination area stored in advance in the second storage unit In accordance with the interference determination step for determining the presence or absence of interference between the start of braking and the completion of braking, and the movement determination value for each robot in each calculation cycle according to the interference determination result in the interference determination step, A command value generation step of storing the speed / position data of the robot in the first storage unit.

本発明に係る干渉チェック制御装置および干渉チェック制御方法によれば、制動開始から制動完了までの間の構成部分同士の最近接距離の変化を、接近する各構成部分の速度に基づいて推定することにより、制動動作中におけるロボットの構成部分同士の干渉の有無を高精度に判定することのできる干渉チェック制御装置および干渉チェック制御方法を得ることができる。   According to the interference check control device and the interference check control method according to the present invention, the change in the closest distance between the constituent parts from the start of braking to the completion of braking is estimated based on the speed of the approaching constituent parts. Thus, it is possible to obtain an interference check control device and an interference check control method that can determine with high accuracy the presence or absence of interference between the components of the robot during the braking operation.

以下、本発明の干渉チェック制御装置および干渉チェック制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明は、制動開始から制動完了までにロボット構成部分同士の最近接距離の履歴を、接近する各構成部分の速度に基づいて推定し、制動開始から制動完了までにロボット同士の干渉があるか否かを、ロボット構成部分ごとの最近接距離の変化の推定結果に基づいて判定している。この結果、制動動作中に構成部分同士が干渉するケースを見落とすことがなくなり、近接配置され動作領域が重複するロボット間の干渉問題において、従来方法よりももれなく干渉状態を発見し、ロボットの破損などを防ぐ効果がある。
Hereinafter, preferred embodiments of an interference check control device and an interference check control method of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention estimates the history of the closest distance between robot components from the start of braking to the completion of braking based on the speed of each approaching component, and whether there is interference between robots from the start of braking to the completion of braking. Is determined based on the estimation result of the change in the closest distance for each robot component. As a result, the cases where components interfere with each other during braking operation are not overlooked, and in the interference problem between robots that are arranged close to each other and the operation areas overlap, the interference state is discovered more than the conventional method, and the robot is damaged. There is an effect to prevent.

また、以下の説明中での制動とは、停止をするために各可動部分の駆動源に減速指令をかけて、現在速度と出力可能な減速のための加速度によって規定される時間後に停止する動作のことである。   In addition, braking in the following description refers to an operation in which a deceleration command is given to the drive source of each movable part in order to stop, and the vehicle stops after a time defined by the current speed and acceleration that can be output. That is.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における干渉チェック制御装置の構成図である。この図1の干渉チェック制御装置は、ロボット速度・位置記憶手段910、制動時間計算手段911、ロボット間距離推定手段916、干渉判定手段917、干渉判定用閾値記憶手段918、および指令値生成手段919を備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of an interference check control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 1 includes a robot speed / position storage unit 910, a braking time calculation unit 911, an inter-robot distance estimation unit 916, an interference determination unit 917, an interference determination threshold storage unit 918, and a command value generation unit 919. It has.

各構成要件を説明する前に、本実施の形態1において行われる干渉チェックについて説明する。まず、ロボットの可動範囲によって形成される、ロボットが通過しうる空間を動作領域と表現する。2台以上のロボット同士で動作領域が交差する場合は、ロボット同士の衝突の危険性が出てくる。このようなロボット同士の衝突を表す表現として、ロボットの占めている空間同士が交差している状態に干渉という表現を用いる。そのほか、後述の干渉判定領域同士が交差する状態にも干渉という表現を用いる。また、このような干渉が生じるかどうかを確認することを干渉チェックと呼ぶ。図2は、本発明の実施の形態1において干渉チェックを行なうロボットシステムの構成例を表す図である。この図2で表されるようなロボットシステムにおいて、各ロボットのロボット制御装置のそれぞれに含まれている干渉チェック制御装置3A、3Bは、計算周期毎にロボット同士の干渉チェックを行なう。   Before describing each component, an interference check performed in the first embodiment will be described. First, a space that is formed by the movable range of the robot and through which the robot can pass is expressed as an operation area. When two or more robots intersect with each other in the operation area, there is a risk of collision between the robots. As an expression representing such a collision between robots, an expression of interference is used in a state where spaces occupied by robots intersect. In addition, the expression “interference” is also used in a state in which interference determination areas described later intersect. Also, checking whether such interference occurs is called an interference check. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a robot system that performs an interference check in the first embodiment of the present invention. In the robot system as shown in FIG. 2, the interference check control devices 3A and 3B included in each robot control device of each robot perform the interference check between the robots every calculation cycle.

また、干渉チェック制御装置3A、3Bによって、2台それぞれのロボットの位置と速度情報が通信されることで、情報が共有化されている。この情報は、それぞれの干渉チェック制御装置3A、3Bによって計算され、例えば、Ethernet(登録商標)やRS232Cによって通信がおこなわれ、共有化される。   The information is shared by communicating the position and speed information of each of the two robots by the interference check control devices 3A and 3B. This information is calculated by each of the interference check control devices 3A and 3B, and is communicated and shared by, for example, Ethernet (registered trademark) or RS232C.

ロボット間の干渉チェックを行なう際には、接近状態を表す指標として、ロボット間の距離情報を計算する必要がある。そこで、本実施の形態1では、ロボット構成部分ごとに線分でモデル化して、線分同士の距離計算を行なうことで、ロボット間距離を求めている。   When checking the interference between the robots, it is necessary to calculate distance information between the robots as an index indicating the approaching state. Therefore, in the first embodiment, the distance between the robots is obtained by modeling with a line segment for each robot component and calculating the distance between the line segments.

図3は、本発明の実施の形態1におけるロボットの線分モデルの例示図である。それぞれの構成部分が、線分20の集合として表される。また、その際に、ロボット構成部分モデルに対して付加されている添字iとjは、ロボット構成部分を根元から1、2、・・・と数えたときの通し番号とする。   FIG. 3 is an exemplary diagram of a line segment model of the robot according to the first embodiment of the present invention. Each component is represented as a set of line segments 20. At this time, the subscripts i and j added to the robot component model are serial numbers when the robot component is counted as 1, 2,.

本実施の形態1において、ロボット動作を制御するロボット制御装置は、通常、計算周期毎に指令値生成手段919により生成される指令に基づいて、ロボットを制御する。ここで、ロボット動作を制御するために生成されるロボットの指令値とは、例えば、ある開始点と目標点を与えたときに、ロボットのエンドエフェクタが直線的な軌道を描いて開始点から目標点に対して移動するようにロボットに備えられたモータなど各駆動源の、現在時刻における目標値を決定することを指す。   In the first embodiment, the robot control device that controls the robot operation normally controls the robot based on the command generated by the command value generation means 919 for each calculation cycle. Here, the robot command value generated to control the robot motion is, for example, when a given start point and target point are given, the robot end effector draws a linear trajectory and starts from the target point. This refers to determining a target value at the current time of each drive source such as a motor provided in the robot so as to move relative to the point.

本発明では、その計算周期で行なわれる指令値計算をするたびに干渉判定を行なう。そのために、図1に示すように、制動時間計算手段911は、現在のロボットの位置と姿勢を含む位置情報901、および現在のロボットの動作速度を含む速度情報902を、ロボット速度・位置記憶手段910から読み込み、現時点から制動を開始したときのロボットの制動時間tstpを計算する。 In the present invention, the interference determination is performed every time the command value calculation performed in the calculation cycle is performed. For this purpose, as shown in FIG. 1, the braking time calculation means 911 includes position information 901 including the current position and posture of the robot and speed information 902 including the current operation speed of the robot. Read from 910, and calculate the braking time t stp of the robot when braking is started from the present time.

次に、ロボット間距離推定手段916は、制動時間tstp903を制動時間計算手段911から読み込み、制動開始から制動完了までのロボット同士の各構成部分間の距離を推定計算する。より具体的には、ロボット間距離推定手段916は、制動開始から制動完了までに渡り、2台のロボットについて1つずつ選んだロボット構成部分LinkとLinkのロボットモデル間の距離Lijを、全ての組合せについて推定計算する。 Next, the inter-robot distance estimation means 916 reads the braking time t stp 903 from the braking time calculation means 911, and estimates and calculates the distances between the components of the robots from the start of braking to the completion of braking. More specifically, the inter-robot distance estimating means 916 calculates the distance L ij between the robot component parts Link i and the robot model of Link j selected one by one for two robots from the start of braking to the completion of braking. , Estimate for all combinations.

次に、干渉判定手段917は、ロボット間距離推定手段916により推定計算されたロボットモデル間距離Lijが、制動開始から制動完了までの間、干渉をしないための許容値に収まるか否かを比較する。そして、指令値生成手段919は、干渉判定手段917による比較判定結果を反映した指令値を生成し、ロボット間の干渉を防止する。 Next, the interference determination unit 917 determines whether or not the inter-robot model distance L ij estimated and calculated by the inter-robot distance estimation unit 916 falls within an allowable value for preventing interference from the start of braking to the completion of braking. Compare. Then, the command value generation unit 919 generates a command value reflecting the comparison determination result by the interference determination unit 917 and prevents interference between the robots.

なお、ここで、ロボット構成部分とは、ロボットが複数の可動部からなっている場合における、干渉判定を行なうために定義したロボットを構成する一部分のことである。例えば、ロボットごとに見ると、リスト部、アーム部、ベース部といったものが、このロボット構成部分に相当する。   Here, the robot constituent part is a part constituting the robot defined for performing the interference determination when the robot is composed of a plurality of movable parts. For example, when viewed for each robot, a wrist unit, an arm unit, a base unit, and the like correspond to this robot component.

次に、先の図1に示した本実施の形態1における各構成要素について、順に、詳細に説明する。
ロボット速度・位置記憶手段910は、少なくとも1ステップ前の計算ステップまでに、指令値生成手段で生成された、ロボットの位置や速度に関する情報900を記憶しておく記憶手段である。
Next, each component in the first embodiment shown in FIG. 1 will be described in detail in order.
The robot speed / position storage unit 910 is a storage unit that stores information 900 about the position and speed of the robot generated by the command value generation unit at least until a calculation step one step before.

制動時間計算手段911は、ロボット速度・位置記憶手段910から位置情報901、速度情報902を取得し、ロボットが制動開始した際に完全に停止するまでに必要な時間を計算する。   The braking time calculation unit 911 acquires position information 901 and speed information 902 from the robot speed / position storage unit 910, and calculates a time required until the robot completely stops when braking starts.

ここで、位置情報901は、ロボットの位置に関する情報であり、例えば、関節角度、エンドエフェクタの位置姿勢およびロボットを構成するロボット構成部分モデル間の距離計算をするのに必要なロボット構成部分の端点位置情報に相当する。また、速度情報902は、それぞれロボットの位置に関する情報の前回計算ステップと今回計算ステップとの差分によって求められる速度に関する情報に相当する。また、ロボットの関節角度情報からエンドエフェクタの位置姿勢および定義されたロボット構成部分の端点位置情報は、運動学計算によって計算できるので、単に位置情報901を関節角度情報とすることもできる。また、ロボットの関節角速度情報を用いて運動学を計算することでも、ロボットの速度に関する情報を計算することができる。   Here, the position information 901 is information related to the position of the robot. For example, the joint component, the position and orientation of the end effector, and the end points of the robot component necessary for calculating the distance between the robot component models constituting the robot It corresponds to position information. Further, the speed information 902 corresponds to information on the speed obtained by the difference between the previous calculation step and the current calculation step of the information on the position of the robot. Further, since the position and orientation of the end effector and the end point position information of the defined robot component can be calculated by kinematic calculation from the joint angle information of the robot, the position information 901 can be simply used as the joint angle information. In addition, information relating to the speed of the robot can also be calculated by calculating kinematics using the joint angular velocity information of the robot.

なお、ここでの計算ステップとは、所定の制御周期ごとに行なわれ、ロボットを動作させるための1制御周期分の指令計算を行なうための一連の計算過程の集合を意味する。これは、例えば、図1に示すような一連の計算群を1回分処理する過程に相当する。   Here, the calculation step means a set of a series of calculation processes for performing a command calculation for one control period for operating the robot, which is performed every predetermined control period. This corresponds to, for example, a process of processing a series of calculation groups as shown in FIG. 1 once.

制動時間計算手段911は、例えば、ロボットの指令生成の方法として、各関節角度目標値に向かって追従していく関節補間指令中であったときには、減速停止するための各ロボット構成部分の可動部の各加速度に応じて制動時間tstpを決定する。例えば、添字mを関節番号(m=1、2、・・・)とするとき、現在の関節角速度vnowmで停止のための各関節によって大きさの異なる加速度astpmが関節毎では一定値である場合には、各関節の制動時間tstpmは、下式(1)となる。
stpm=|vnowm/astpm| (1)
For example, as a method for generating a command for the robot, the braking time calculation unit 911 is a movable part of each robot component for decelerating and stopping when a joint interpolation command for following each joint angle target value is being performed. The braking time t stp is determined according to each acceleration. For example, when the subscript m is a joint number (m = 1, 2,...), The acceleration a stpm having a different magnitude depending on each joint for stopping at the current joint angular velocity v noum is a constant value for each joint. In some cases, the braking time t stpm of each joint is expressed by the following equation (1).
t stpm = | v now / a stpm | (1)

制動時間計算手段911は、それぞれの関節mについて制動開始から制動完了までに必要な時間tstpmを計算でき、さらに、そのtstpmの中から最も大きなtstpmを求め、これをtstpとおくことができる。この際、制動時間計算手段911は、tstpに応じたそれぞれの関節の新たな加速度astpmを、制動時間tstpが経過したと同時に停止をするように、tstpm=tstpとして、上式(1)を用いて、再計算する。また、複数のロボットが存在する場合には、それぞれのtstpで最も大きなtstpを全体のtstpとして選び、各ロボットの制動時間をtstpm=tstpとして、上式(1)を用いて、再計算する。 Braking time calculation means 911, for each of the joints m can calculate the time t STPM required before braking completion from the start of braking, further placing seeking the greatest t STPM from the t STPM, to as t stp Can do. At this time, the braking time calculation means 911, a new acceleration a STPM of each joint in accordance with t stp, to simultaneously stop the braking time t stp has passed, as t stpm = t stp, the above equation Recalculate using (1). When a plurality of robots are present, select the largest t stp at each t stp the overall t stp, the braking time of each robot as t stpm = t stp, using the above equation (1) Recalculate.

次に、現在時刻tnowから制動を開始した場合に、制動時間tstpの間にロボット同士が干渉しないことを保証する必要がある。そこで、次に、ロボット同士が制動時間tstpの間に干渉がないことを保証するための干渉チェック方法について述べる。 Next, when braking is started from the current time t now, it is necessary to ensure that the robots do not interfere during the braking time t stp . Therefore, an interference check method for ensuring that there is no interference between the robots during the braking time tstp will be described next.

その準備として、まず、ロボットのモデル化について説明する。
ロボットは、例えば、先の図3に示したように、線分20でモデル化され、ロボット同士の干渉チェックを行なうために、ロボットを表す線分同士の距離計算が行なわれる。
As preparation, first, robot modeling will be described.
For example, as shown in FIG. 3, the robot is modeled by the line segment 20, and the distance between the line segments representing the robot is calculated in order to check the interference between the robots.

図4は、本発明の実施の形態1におけるモデル化された2線分間の最近接点を幾何的に表した図である。例えば、ロボットモデル間距離を計測するための2つの線分をモデルLinkとLinkとすると、この2線分間の最近接点31、32(41、42)からモデル間距離Lij33(43)が導かれる。最近接点の計算方法は、例えば、特許文献1に開示されているような手法を用いることができる。 FIG. 4 is a diagram geometrically showing the closest point of two line segments modeled in the first embodiment of the present invention. For example, if two line segments for measuring the distance between the robot models are model Link i and Link j , the distance between the models L ij 33 (43) from the closest points 31, 32 (41, 42) of the two line segments. Is guided. As a method for calculating the nearest point, for example, a method as disclosed in Patent Document 1 can be used.

そして、ロボットが干渉するか否かの判定は、ロボットを十分に包む円筒と半球とからなるロボット構成部分間の干渉判定領域を使って行われる。図5は、本発明の実施の形態1における干渉判定領域の説明図である。図5に示すように、線分モデルから距離rという大きさでロボットを円筒および半球で包み、これをロボット干渉判定領域と定義する。そして、干渉判定領域同士が干渉する場合に、ロボット同士が干渉すると判定する。   Then, whether or not the robot interferes is determined using an interference determination area between the robot constituent parts composed of a cylinder and a hemisphere that sufficiently encloses the robot. FIG. 5 is an explanatory diagram of an interference determination area in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the robot is wrapped with a cylinder and a hemisphere at a distance r from the line segment model, and this is defined as a robot interference determination region. When the interference determination areas interfere with each other, it is determined that the robots interfere with each other.

例えば、干渉判定領域の大きさが、全てrであるとき(すなわち、図5において、線分21からの距離がrであるとして規定される干渉判定領域の場合)、現在時刻tnowから制動時間tstpが経過するまでの間、モデル間距離Lijに対して下式(2)が成り立っている場合には、干渉がないものとする。
2r≦Lij(t) (tnow≦t≦tnow+tstp) (2)
For example, when the sizes of the interference determination areas are all r (that is, in the case of the interference determination area defined as the distance from the line segment 21 being r in FIG. 5), the braking time from the current time t now It is assumed that there is no interference when the following equation (2) holds for the inter-model distance L ij until t stp elapses.
2r ≦ Lij (t) (t now ≦ t ≦ t now + t stp ) (2)

なお、距離を計算するのに用いるモデルは、線分だけでなく、ポリゴンモデルや詳細なCADモデルを利用することもできるが、ここでは、簡単のため、線分を取り扱っている。このようなモデル化されたロボット同士が干渉しないように制御を行なえば、実際のロボットも干渉しないことになる。   The model used for calculating the distance can use not only a line segment but also a polygon model or a detailed CAD model, but here, for simplicity, the line segment is handled. If control is performed so that such modeled robots do not interfere with each other, the actual robot does not interfere with each other.

上述したような、モデル化されたロボット構成部分間の干渉チェック方法を踏まえ、ロボットが現在時刻tnowから制動完了時刻tnow+tstpまでに干渉を起こすか否かを確認する必要がある。従来技術では、解決すべき課題で述べたように、ロボットが動作中に制動をかけた場合に、全ロボット構成部分が制動完了するまでの間に干渉するか否かをチェックできていない場合があった。 Based on the interference checking method between the modeled robot components as described above, it is necessary to confirm whether the robot causes interference from the current time t now to the braking completion time t now + t stp . In the prior art, as described in the problem to be solved, when braking is performed while the robot is operating, it may not be possible to check whether all robot components interfere with each other until braking is completed. there were.

そこで、本発明では、ロボット間の干渉を見るときに、それぞれのロボットのLinkのすべての組み合わせについて、干渉チェックを行っている。図6は、本発明の実施の形態1における2つのロボット間の干渉チェック方法の説明図である。この図6の例では、第1のロボットであるロボットAと第2のロボットであるロボットBは、それぞれ4つのLinkで構成されている。   Therefore, in the present invention, when checking the interference between the robots, the interference check is performed for all combinations of the links of the respective robots. FIG. 6 is an explanatory diagram of an interference check method between two robots according to the first embodiment of the present invention. In the example of FIG. 6, the robot A that is the first robot and the robot B that is the second robot are each composed of four links.

そして、ロボットAとロボットBとの干渉を見る際には、ロボットAのLink1A〜Link4Aと、ロボットBのLink1B〜Link4Bとのすべての組み合わせについて、干渉チェックを行なう。ただし、衝突危険性のないLink間(例えば、図6におけるLink1AとLink1B)は、干渉チェックを省略することができる。   Then, when checking the interference between the robot A and the robot B, the interference check is performed for all combinations of the links A1 to 4A of the robot A and the links 1B to 4B of the robot B. However, the interference check can be omitted between the links having no risk of collision (for example, Link 1A and Link 1B in FIG. 6).

さらに、図6では、干渉判定領域サイズがL3ALimの大きさを持つLink3Aと、干渉判定領域サイズがL3BLimの大きさをもつLink3Bとの最近接距離について比較を行っている例を示している。干渉危険性のあるロボット構成部分同士の距離Lij(先の図4における33に相当)の変化に注目して、これが干渉しないかどうかを次のように判定する。 Further, an example in FIG. 6, the interference determination area size is performed and Link3A having a size of L 3ALim, collision detection region size comparison for the closest distance between Link3B having a size of L 3BLim . Paying attention to a change in the distance L ij (corresponding to 33 in FIG. 4) between the robot components having a risk of interference, whether or not this interferes is determined as follows.

各符号を次のように定義する。
Link :ロボットAのロボット構成部分モデル(i=1,2、3、4)
Link :ロボットBのロボット構成部分モデル(j=1,2、3、4)
ij :LinkとLinkの距離
iLim、LjLim :干渉判定領域となるロボット構成部分モデルごとの線分モデ
ルからの距離
この場合、ロボットAのLinkと、ロボットBのLinkとの間の干渉判定領域の大きさLijLimは、下式(3)となる。
ijLim=LiLim+LjLim (3)
Each code is defined as follows.
Link i : Robot component model of robot A (i = 1, 2, 3, 4)
Link j : Robot component model of robot B (j = 1, 2, 3, 4)
L ij : Distance between Link i and Link j L iLim , L jLim : Line segment model for each robot component model serving as an interference determination area
Distance from Le this case, the Link i of the robot A, the size L IjLim interference determination region between the Link j of the robot B is a following formula (3).
L ijLim = L iLim + L jLim (3)

そこで、上式で規定されるLijLimを干渉判定用の閾値として用いることで、下式(4)の不等式を満たさない場合に、干渉が起こると判断できる。
ijLim≦Lij (4)
Therefore, by using L ijLim defined by the above equation as a threshold value for interference determination, it can be determined that interference occurs when the inequality of the following equation (4) is not satisfied.
L ijLim ≦ L ij (4)

現在時刻から制動を開始した際に、停止までのロボット構成部分モデル間距離の変化曲線Lij(t)が、LijLimに1度でも達するか否かを推定し、曲線Lij(t)がLijLimに達することがなければ、干渉がないと判定可能である。そこで、次に、ロボット構成部分モデル間距離Lijの推定方法について説明する。 When braking is started from the current time, it is estimated whether or not the change curve L ij (t) of the distance between the robot component models until the stop reaches L ijLim even once, and the curve L ij (t) is If L ijLim is not reached, it can be determined that there is no interference. Then, next, the estimation method of distance Lij between robot component part models is demonstrated .

まず、2つのロボット構成部分モデル間の接近について考える。モデル間距離は、上述したように、ロボット構成部分モデル間の最近接距離Lijで定義される。従って、ロボット構成部分モデル間の最近接距離Lijの履歴Lij(t)をたどることができれば、正確な干渉チェックが可能である。しかしながら、制動開始から停止までの距離変化を全時間に渡って計算することは、多大な計算負荷がかかることとなる。このため、例えば、実時間で干渉を推定して停止などを考えるときには、全時間に渡って計算することは、計算負荷の観点から現実的ではない。 First, consider the approach between two robot component models. The inter-model distance is defined by the closest distance L ij between the robot component models as described above. Therefore, if the history L ij (t) of the closest distance L ij between the robot component models can be traced, an accurate interference check can be performed. However, calculating the distance change from the start of braking to the stop over the entire time requires a large calculation load. For this reason, for example, when estimating interference in real time and considering a stop, it is not realistic from the viewpoint of calculation load to calculate over the entire time.

また、ロボット構成部分間の最近接点は、時々刻々と位置が変化する。このため、有限の最近接距離の履歴Lij(t)から、全時間に渡って最近接点の位置変化を加味してLij(t)を正確に推定することは、困難である。 Further, the position of the closest point between the robot components changes from moment to moment. Therefore, from the history L ij of the distance of closest approach finite (t), to accurately estimate the L ij (t) by considering the recent change in the position of contact over the entire time it is difficult.

そこで、本発明では、Lijの推定には、Lijの接近速度値L(・)ijを考慮して、次のように行っている。ただし、(・)は、()の前の距離を表す記号の上部に・が付いた速度値を意味している。Lijの接近速度値L(・)ijに関し、最近接点の位置変化分で干渉見落としが発生しないように、2線分の接近に関して接近速度値の上限値L(・)ijLimが定義できる。このことから、L(・)ijLimの積分値をこれまでのLijに足しこむ方法で、制動開始から制動完了までのLij(t)の接近上限値を推定することができる。 Therefore, in the present invention, the estimation of L ij, taking into account the approach speed value L (·) ij of L ij, is performed as follows. However, (•) means a speed value with a mark at the top of the symbol representing the distance before (). With respect to the approach speed value L (·) ij of L ij , an upper limit value L (·) ijLim of the approach speed value can be defined with respect to the approach of two lines so that no interference is overlooked due to the position change of the closest point. Therefore, it is possible in a way Komu added L the integral value of the (·) ijLim the L ij far to estimate the approaching the upper limit of L ij to brake completion from the start of braking (t).

ここで、接近速度についての上限値L(・)ijLimの定義について以下に示す。図7は、本発明の実施の形態1における最近接位置における速度よりもリンク端における速度が速度値として大きいことを表す説明図である。図7に示すように、2つのロボット構成部分の線分モデルLinkとLinkそれぞれの最近接点付近の速度Vicls、VjclsとLijの微分値にあたる接近速度値L(・)ijの関係は、2つの線分モデルの最近接方向ベクトルをNijclsとするとき、下式(5)で表される。
L(・)ij=Nijcls(Vicls−Vjcls) (5)
Here, the definition of the upper limit L (·) ijLim for the approach speed is shown below. FIG. 7 is an explanatory diagram showing that the speed at the link end is larger as the speed value than the speed at the closest position in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, two robotic components of the line segment model Link i and Link j each recent speed near contact V icls, V jcls the approaching speed value L (·) corresponding to the differential value of L ij ij relationship Is expressed by the following equation (5), where N ijcls is the closest direction vector of the two line segment models.
L (·) ij = N ijcls (V icls −V jcls ) (5)

また、Linkの最近接点付近の速度Viclsは、Linkの端点速度Viedg01とViedg02のどちらかの端点速度(図7中の符号61、63、64参照)よりも必ず遅い。このため、接近方向に対して大きい方の端点速度を、上限値Viedgとすることができる。上限値Viedgを用いた場合には、L(・)ijを知る目的でロボット構成部分モデル線分上にある最近接点および最近接距離Lij計算をする必要がないため、計算負荷が少なくてすむ。端点速度から導かれる上限値L(・)ijdに基づいて、制動時間tstp経過するまでのLijを推定した場合、干渉は起こらない。 In addition, recent speed V icls near the contact of Link i is always slower than either of the endpoints speed of the end point velocity V iedg01 and V iedg02 of Link i (reference numerals 61, 63, 64 in FIG. 7). For this reason, the higher end point speed with respect to the approach direction can be set to the upper limit value Viedg . When the upper limit value V iedg is used, since it is not necessary to calculate the closest point and the closest distance L ij on the robot component model line segment for the purpose of knowing L (·) ij , the calculation load is small. I'm sorry. When L ij until the braking time t stp elapses is estimated based on the upper limit value L (·) ijd derived from the end point speed, no interference occurs.

以上を踏まえて、制動時間tstpが経過するまでのロボットモデル間距離Lijを推定する際には、次のように行なう。制動開始から制動完了までのL(・)ijをプロットすることは、計算負荷となる。そこで、ここでは、推定のための有限なn個の2つの線分モデルのリンク端速度情報(63、64)を参照情報として得て、それを元にLijの推定を行なう。 Based on the above, when estimating the robot model distance L ij until the braking time t stp elapses, the following is performed. Plotting L (·) ij from the start of braking to the completion of braking is a computational burden. Therefore, here, link end speed information (63, 64) of two finite line segment models for estimation is obtained as reference information, and L ij is estimated based on the information.

図8は、本発明の実施の形態1におけるLijを推定するロボット間距離推定手段916の内部構成図である。図8におけるロボット間距離推定手段916は、サンプリング時間決定手段912、ロボット位置計算手段913、端点速度計算手段914、およびロボット間距離推定値計算手段915で構成される。 FIG. 8 is an internal configuration diagram of the inter-robot distance estimation means 916 that estimates L ij according to Embodiment 1 of the present invention. 8 includes a sampling time determining unit 912, a robot position calculating unit 913, an end point speed calculating unit 914, and an inter-robot distance estimated value calculating unit 915.

サンプリング時間決定手段912は、この参照情報を得る時刻を決定する。サンプリング時間決定手段912は、ロボットが軌道通りに進んで停止するとして、制動を開始してから停止するまでの制動時間tstp(903)をn分割(nは自然数)することで、サンプリングする時間tsmpk(904)を、例えば、下式(6)として決定する。
smpk=tnow+tstp*k/n(k=1、2、・・・n−1) (6)
The sampling time determining means 912 determines the time for obtaining this reference information. Sampling time determination means 912 divides the braking time t stp (903) from the start of braking to the stop by dividing it into n (n is a natural number), assuming that the robot proceeds along the trajectory and stops. For example, t smpk (904) is determined as the following expression (6).
t smpk = t now + t stp * k / n (k = 1, 2,... n−1) (6)

ここで、添字kについては、サンプリング時間の通し番号とする。次に、サンプリングする時間tsmpkの各時刻において、ロボット位置計算手段913は、ロボット構成部分の端点位置(905)を計算する。また、ロボット位置計算手段913は、1計算周期にかかる時間をdtとした場合、dt後の時刻(tsmpk+dt)におけるロボット構成部分の端点位置(905)も、同様に計算しておく。 Here, the subscript k is a serial number of the sampling time. Next, at each time of sampling time t smpk , the robot position calculation means 913 calculates the end point position (905) of the robot component. In addition, when the time taken for one calculation cycle is dt, the robot position calculation unit 913 similarly calculates the end point position (905) of the robot component at the time (t smpk + dt) after dt.

リンク端速度情報(図7における63、64参照)を計算する方法として、ここでは、例えば、ロボット構成部分モデルにおける2つの端点(以下の説明では、edg01とedg02で区別する)の時刻tsmpkにおける位置pedg01(tsmpk)とpedg02(tsmpk)、時刻tsmpk+dtにおけるpedg02(tsmpk+dt)とpedg02(tsmpk+dt)の差分から計算する方法をとる。 As a method of calculating the link end speed information (see 63 and 64 in FIG. 7), here, for example, at the time t smpk of two end points (in the following description, distinguished by edg01 and edg02) in the robot component model position p edg01 (t smpk) and p edg02 (t smpk), adopt a method of calculating the difference between p Edg02 at time t smpk + dt (t smpk + dt) and p edg02 (t smpk + dt) .

これによって、端点速度計算手段914は、サンプリングする時刻tsmpk(k=1、2、・・・、n−1)における各ロボット構成部分の端点速度Viedg01(tsmpk)、Viedg02(tsmpk)、Vjedg01(tsmpk)、Vjedg02(tsmpk)(906)を得ることができる。 As a result, the end point speed calculation means 914 causes the end point speeds V iedg01 (t smpk ) and V iedg02 (t smpk ) of each robot component at the sampling time t smpk (k = 1, 2,..., N−1). ), V jedg01 (t smpk ), V jedg02 (t smpk ) (906).

この後、Lijの推定値を計算するロボット間距離推定値計算手段915は、上述したように、Linkの最近接点付近の速度ViclsがLinkの端点速度Viedg01とViedg02のどちらかの端点速度(63,64)よりも必ず遅いため、接近方向に対して大きい方の端点速度を上限値Viedgとすることができる。ここでは、この上限値Viedgを構成部分の速度上限値としている。 Thereafter, the inter-robot distance estimated value calculation means 915 for calculating the estimated value of L ij has either the end point velocity V iedg01 or V iedg02 of Link i as the speed V icls near the closest point of Link i , as described above. Therefore , the larger end point speed with respect to the approaching direction can be set as the upper limit value Viedg . Here, this upper limit value Viedg is used as the speed upper limit value of the component.

2つの端点速度について、それぞれtsmpkにおけるViedg (tsmpk)、Vjedg(tsmpk)が分かっているので、上限値L(・)ijd(502)は、最近接方向ベクトルをNijclsとして、下式(7)という形で求められる。
L(・)ijd=Nijcls・(Viedg(tsmpk)−Vjedg(tsmpk)) (7)
The two end points velocity, V IEDG in each t smpk (t smpk), Knowing the V jedg (t smpk), the upper limit L (·) ijd (502) has recently the tangent direction vector as N Ijcls, It is obtained in the form of the following formula (7).
L (·) ijd = N ijcls · (V iedg (t smpk ) −V jedg (t smpk )) (7)

ここで得られる端点ごとの2つのL(・)ijdのうち、接近方向に対してより大きい方を上限値L(・)ijdと定める。また、ここでは、簡単の為に、n=3としてサンプリングし、各サンプリング間を台形近似してΔLijdを計算する。図9は、本発明の実施の形態1におけるロボット構成部分の端点速度を用いて最近接点間距離を計算する場合の、速度値から距離を計算するための台形近似を表す説明図である。 Of the two L (•) ijd for each end point obtained here, the larger one in the approach direction is determined as the upper limit value L (•) ijd . Also, here, for simplicity, sampling is performed with n = 3, and ΔL ijd is calculated by approximating a trapezoid between each sampling. FIG. 9 is an explanatory diagram showing trapezoidal approximation for calculating the distance from the speed value when calculating the distance between the closest points using the end point speed of the robot component according to the first embodiment of the present invention.

この図9に示すような台形近似により、下式(8)を用いることで、サンプリング時刻ごとにおける推定値Lijdを得る。
ijd=Lij(tnow)+ΔLijd (8)
By using the following equation (8) by trapezoidal approximation as shown in FIG. 9, an estimated value L ijd at each sampling time is obtained.
L ijd = L ij (t now ) + ΔL ijd (8)

干渉判定手段917は、干渉判定を行なうための干渉判定領域の閾値をあらかじめ記憶している干渉判定用閾値記憶手段918から、チェック対象としているロボット構成部分モデルの干渉判定領域の大きさから定義される干渉判定の閾値LijLim908を読み出す。そして、干渉判定手段917は、上述した推定方法を利用してロボット間距離推定手段916で求められるロボット間距離の推定値Lijd907と、読み出した干渉判定の閾値LijLim908との比較を、下式(9)により行ない、サンプリング時刻ごとに干渉判定する。
ijLim≦Lijd (9)
The interference determination means 917 is defined by the size of the interference determination area of the robot component model to be checked from the interference determination threshold storage means 918 that stores in advance the threshold value of the interference determination area for performing the interference determination. The interference determination threshold L ijLim 908 is read out. Then, the interference determination unit 917 compares the estimated value L ijd 907 of the inter-robot distance obtained by the inter-robot distance estimation unit 916 using the above-described estimation method and the read interference determination threshold value L ijLim 908. The following equation (9) is used to determine interference at every sampling time.
L ijLim ≦ L ijd (9)

上式(9)の条件を満たす場合には、干渉判定手段917は、干渉は起こらないと判定して指令値生成手段919にその旨を伝達する(909)。この場合は、移動指令値としてロボット制御装置内で追従する目標値に向かう移動指令が生成される。一方、上式(9)の条件を満たさない場合には、干渉判定手段917は、干渉の危険性があると判定して、移動指令値として停止を開始するための指令変更の伝達(909)を指令値生成手段919に対して行なう。   When the condition of the above equation (9) is satisfied, the interference determination unit 917 determines that no interference occurs and transmits the fact to the command value generation unit 919 (909). In this case, a movement command toward the target value that follows in the robot control device is generated as the movement command value. On the other hand, when the condition of the above equation (9) is not satisfied, the interference determination unit 917 determines that there is a risk of interference, and transmits a command change for starting a stop as a movement command value (909). To the command value generation means 919.

図10は、本発明の実施の形態1において、推定結果に基づく干渉判定手段917により干渉の危険性があると判定された場合に減速開始を行なう説明図である。この図10に示すように、判定を行なう現在時刻tnow201における推定結果に基づいて、干渉すると判定されるリミット(601)に達した際に干渉の危険性があると判定いた場合には、干渉判定手段917は、減速停止を開始するための指令変更の伝達(909)を指令値生成手段919に対して行なう。 FIG. 10 is an explanatory diagram for starting deceleration when the interference determination unit 917 based on the estimation result determines that there is a risk of interference in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, when it is determined that there is a risk of interference when the limit (601) determined to cause interference is reached based on the estimation result at the current time t now 201 at which the determination is performed, The interference determination unit 917 transmits a command change (909) for starting deceleration stop to the command value generation unit 919.

以上のように、実施の形態1によれば、制動開始から制動完了までの間の構成部分同士の距離の変化について、速度上限値に基づいて最近接距離の変化の推定を行っている。そして、ロボット構成部分ごとの距離の変化の推定結果に基づいて、制動開始から制動完了までの間にロボット同士の干渉がないかどうかを判定している。この結果、制動動作中に構成部分同士が干渉するケースを見落とすことがなくなり、近接配置され動作領域が重複するロボット間の干渉問題において、従来方法と比較して、漏れなく干渉状態を発見する効果がある。   As described above, according to the first embodiment, the change in the closest distance is estimated based on the speed upper limit value for the change in the distance between the components from the start of braking to the completion of braking. Then, based on the estimation result of the change in distance for each robot component, it is determined whether there is no interference between the robots from the start of braking to the completion of braking. As a result, the case where the components interfere with each other during the braking operation is not overlooked, and in the interference problem between the robots arranged close to each other and overlapping the operation area, the effect of detecting the interference state without leakage compared to the conventional method There is.

実施の形態2.
先の実施の形態1におけるロボット間距離推定手段916は、図8に示したように、端点速度計算手段914により求めた各サンプリング時刻における端点速度に基づいて、ロボット間距離の推定を行っていた。これに対して、本実施の形態2は、ロボット間距離の推定を行なうための十分な計算能力を備えている場合に、より高精度な推定を行なう場合について説明する。
Embodiment 2. FIG.
As shown in FIG. 8, the inter-robot distance estimation unit 916 in the first embodiment has estimated the inter-robot distance based on the end point speed obtained at each sampling time obtained by the end point speed calculation unit 914. . On the other hand, this Embodiment 2 demonstrates the case where more accurate estimation is performed when it has sufficient calculation capability for estimating the distance between robots.

図11は、本発明の実施の形態2におけるLijを推定するロボット間距離推定手段916aの内部構成図である。図11におけるロボット間距離推定手段916aは、サンプリング時間決定手段912、ロボット位置計算手段913、最近接点・最近速度計算手段914a、およびロボット間距離推定値計算手段915で構成される。 FIG. 11 is an internal configuration diagram of the inter-robot distance estimating means 916a for estimating L ij according to the second embodiment of the present invention. 11 includes a sampling time determining unit 912, a robot position calculating unit 913, a closest point / recent speed calculating unit 914a, and an inter-robot distance estimated value calculating unit 915.

図11における最近接点・最近速度計算手段914aは、先の実施の形態1に記載のn個のサンプリングそれぞれに対して最近接距離Lijと最近接点における接近速度Vicls、Vjclsの計算(914)を行ない、上式(5)を計算することでL(・)ijを求める。 11 calculates the closest distance L ij and the approach speeds V icls and V jcls at the closest point for each of the n samples described in the first embodiment (914). ) And L (·) ij is obtained by calculating the above equation (5).

図12は、本発明の実施の形態2における制動開始から停止までの接近速度変化について、最近接距離をもとにしたものとロボット構成部分の端点速度での比較の一例を表す図である。白丸で示したプロットが、先の実施の形態1におけるロボット間距離推定手段916による推定結果を示しており、黒丸で示したプロットが、本実施の形態2におけるロボット間距離推定手段916aによる推定結果を示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a comparison between the approach speed change from the start of braking to the stop in Embodiment 2 of the present invention based on the closest distance and the end point speed of the robot component. The plots indicated by white circles indicate the estimation results by the inter-robot distance estimation means 916 in the first embodiment, and the plots indicated by black circles are the estimation results by the inter-robot distance estimation means 916a in the second embodiment. Is shown.

図12に示すように、実際のロボット構成部分モデル間の最近接距離Lijの時間変化で求められる接近速度L(・)ij(501)を上限値L(・)ijd(502)の代わりに利用することで、実際の停止までの速度変化(511)をより精度よく予測することができる。 As shown in FIG. 12, instead of the upper limit value L (·) ijd (502), the approach speed L (·) ij (501) obtained by the time change of the closest distance L ij between the actual robot component models. By using this, it is possible to predict the speed change (511) until the actual stop more accurately.

以上のように、実施の形態2によれば、最近接距離と最近接点における接近速度の計算を行なうことにより、制動開始から実際の停止までの速度変化を、より高精度に予測することができる。   As described above, according to the second embodiment, the speed change from the start of braking to the actual stop can be predicted with higher accuracy by calculating the closest distance and the approach speed at the closest point. .

実施の形態3.
本実施の形態3は、干渉が発生すると判定され、停止動作を開始した後も、干渉判定を行ない続け、評価式(上式(4)に相当)で干渉がないと判断されれば、動作を再び継続する場合について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, it is determined that interference occurs, and after the stop operation is started, the interference determination is continued, and if it is determined that there is no interference by the evaluation formula (equivalent to the above formula (4)), the operation is performed. The case where the process is continued again will be described.

図13は、本発明の実施の形態3において、制動開始後に、引き続き干渉チェックを行った際に推定値Lijdが干渉判定領域の閾値LijLimよりも大きくなった場合の継続動作を示す説明図である。あるロボット構成部分同士の距離Lijについて見るときに、停止動作によって見積もった距離Lijは、大きく見積もってしまう場合がある(図13の614参照)。 13, in the third embodiment of the present invention, after the start of braking, explanatory view showing a continuous operation in the case where the estimated value L IJD when subsequently subjected to interference check becomes larger than the threshold value L IjLim interference determination area It is. When looking at the distance L ij of a robot components with each other, the distance L ij as estimated by the stop operation may become estimated increased (see 614 in FIG. 13).

これに対して、本実施の形態3は、現在時刻(201)の干渉判定において干渉の危険性があると判定された場合には減速を行なう。一方で、減速開始後の時刻t' now(202)において干渉の危険性がないと判定された場合には、減速を中止し、動作を継続させる(図13の615参照)。また、それまでに減速を行なっていなければ、軌道通りに動作を継続させるという処理を行なう。 On the other hand, the third embodiment performs deceleration when it is determined that there is a risk of interference in the interference determination at the current time (201). On the other hand, when it is determined that there is no risk of interference at time t ′ now (202) after the start of deceleration, the deceleration is stopped and the operation is continued (see 615 in FIG. 13). In addition, if the vehicle has not been decelerated until then, a process of continuing the operation according to the trajectory is performed.

以上のように、実施の形態3によれば、停止終了した位置について、特に、特許文献3に示されるようなリアルタイムで動的に計算された停止指令の生成が必要な場合において、停止動作中にも干渉するか否かの判定を行ない、必要に応じて減速をやめることで、ロボットは動作を続けることができる。高速動作時においては、推定誤差も大きくなるため、このように、停止動作中にも干渉するか否かの判定を行なうことで、制動開始時の推定が大きすぎて停止を開始してしまった場合にも、その後の状況に応じて継続動作が可能となる。   As described above, according to the third embodiment, the stop operation is being performed at the position where the stop has been completed, particularly when it is necessary to generate a stop command dynamically calculated in real time as shown in Patent Document 3. In addition, the robot can continue to operate by determining whether or not to interfere, and stopping the deceleration as necessary. Since the estimation error also increases during high-speed operation, the determination at the start of braking is too large and the stop is started by determining whether interference occurs even during the stop operation. Even in this case, the continuous operation can be performed according to the subsequent situation.

これにより、従来方法で見落とされていた干渉を見落とさずに判定でき、ロボット同士の干渉が生じないとともに、最適な停止位置まで干渉することなく接近を続けることができる効果がある。   Thereby, it is possible to determine without overlooking the interference that has been overlooked by the conventional method, there is no interference between the robots, and there is an effect that the approach can be continued without interference to the optimum stop position.

なお、本発明は、ロボット同士の場合の干渉チェックに限定されるものではない。一方がロボットであり、他方がモデル化された周辺装置や冶具などを含めた外部環境の場合にも適用可能である。このような外部環境について、あらかじめ形状と位置のデータを登録しておき、ロボットとの相対的な位置関係や動作の相対的な関係の情報が、通信によって共有化できるときに、同様の干渉チェックを適用することができる。   The present invention is not limited to the interference check in the case of robots. One is a robot and the other is also applicable to an external environment including a modeled peripheral device or jig. For such external environments, the shape and position data are registered in advance, and the same interference check is performed when information on the relative positional relationship with the robot and information on the relative relationship of motion can be shared by communication. Can be applied.

本発明の実施の形態1における干渉チェック制御装置の構成図である。It is a block diagram of the interference check control apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において干渉チェックを行なうロボットシステムの構成例を表す図である。It is a figure showing the structural example of the robot system which performs an interference check in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるロボットの線分モデルの例示図である。It is an illustration figure of the line segment model of the robot in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるモデル化された2線分間の最近接点を幾何的に表した図である。It is the figure which geometrically represented the closest point of two line segments modeled in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における干渉判定領域の説明図である。It is explanatory drawing of the interference determination area | region in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における2つのロボット間の干渉チェック方法の説明図である。It is explanatory drawing of the interference check method between the two robots in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における最近接位置における速度よりもリンク端における速度が速度値として大きいことを表す説明図である。It is explanatory drawing showing that the speed in a link end is larger as a speed value than the speed in the nearest position in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるLijを推定するロボット間距離推定手段の内部構成図である。It is an internal block diagram of the distance estimation means between robots which estimates Lij in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるロボット構成部分の端点速度を用いて最近接点間距離を計算する場合の、速度値から距離を計算するための台形近似を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the trapezoid approximation for calculating distance from speed value, when calculating the distance between nearest contacts using the end point speed of the robot component in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において、推定結果に基づく干渉判定手段917により干渉の危険性があると判定された場合に減速開始を行なう説明図である。In Embodiment 1 of this invention, it is explanatory drawing which starts a deceleration when it determines with the interference determination means 917 based on an estimation result having a risk of interference. 本発明の実施の形態2におけるLijを推定するロボット間距離推定手段916aの内部構成図である。It is an internal configuration diagram of a robot distance estimator 916a for estimating the L ij of the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2における制動開始から停止までの接近速度変化について、最近接距離をもとにしたものとロボット構成部分の端点速度での比較の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the comparison between the approach speed change from the start of braking to the stop in the second embodiment of the present invention based on the closest distance and the end point speed of the robot component. 本発明の実施の形態3において、制動開始後に引き続き干渉チェックを行った際に推定値Lijdが干渉判定領域の閾値LijLimよりも大きくなった場合の継続動作を示す説明図である。In Embodiment 3 of this invention, it is explanatory drawing which shows the continuation operation | movement when the estimated value Lijd becomes larger than the threshold value LijLim of an interference determination area | region when performing an interference check after the braking start.

符号の説明Explanation of symbols

910 ロボット速度・位置記憶手段、911 制動時間計算手段、912 サンプリング時間決定手段、913 ロボット位置計算手段、914 端点速度計算手段、914a 最近接点・最近速度計算手段、915 ロボット間距離推定値計算手段、916、916a ロボット間距離推定手段、917 干渉判定手段、918 干渉判定用閾値記憶手段、919 指令値生成手段。   910 Robot speed / position storing means, 911 Braking time calculating means, 912 Sampling time determining means, 913 Robot position calculating means, 914 End point speed calculating means, 914a Nearest contact / nearest speed calculating means, 915 Distance estimation value calculating means between robots, 916, 916a Inter-robot distance estimation means, 917 interference determination means, 918 interference determination threshold value storage means, 919 command value generation means.

Claims (4)

それぞれの動作領域に重複する部分を有するロボット同士の干渉チェック制御装置であって、
計算周期ごとに算出されたロボットの速度・位置データを記憶する速度・位置記憶手段と、
各ロボット間の干渉判定を行なうための干渉判定領域の閾値をあらかじめ記憶する干渉判定用閾値記憶手段と、
前記速度・位置記憶手段に記憶された前記速度・位置データに基づいて、ロボットが現時点から制動を開始した際に完全に停止するまでに必要な時間を計算する制動時間計算手段と、
制動開始から制動完了までの各ロボット同士の各構成部分間の最近接距離の履歴を、接近する各構成部分の速度に基づいて前記各ロボット同士の各構成部分間の最近接方向ベクトルと前記各ロボット同士の各構成部分についての速度との内積から算出される接近速度値の上限値を用いて推定するロボット間距離推定手段と、
推定された各構成部分間の前記最近接距離の履歴と、前記干渉判定用閾値記憶手段にあらかじめ記憶された干渉判定領域の前記閾値とを比較し、制動開始から制動完了までの間の干渉の有無を判定する干渉判定手段と、
前記干渉判定手段による干渉判定結果に応じて、計算周期ごとに各ロボットに対する移動指令値を作り出すとともに、現在の計算周期におけるロボットの速度・位置データを前記速度・位置記憶手段に記憶させる指令値生成手段と
を備えることを特徴とする干渉チェック制御装置。
It is an interference check control device for robots having overlapping portions in their respective operation areas,
Speed / position storage means for storing robot speed / position data calculated at each calculation cycle;
An interference determination threshold storage means for storing in advance an interference determination area threshold for determining the interference between the robots;
Based on the speed / position data stored in the speed / position storage means, a braking time calculation means for calculating a time required until the robot completely stops when braking is started from the present time;
The history of the closest distance between each component part of each robot from the start of braking to the completion of braking is based on the speed of each approaching component part, the closest direction vector between each component part of each robot and each of the above An inter-robot distance estimating means for estimating using an upper limit value of the approach speed value calculated from the inner product of the speeds of the respective components between the robots;
The history of the closest distance between each estimated component is compared with the threshold value in the interference determination area stored in advance in the interference determination threshold value storage means, and interference between the start of braking and the completion of braking is compared. Interference determination means for determining presence or absence;
In response to the interference determination result by the interference determination unit, a command value is generated for generating a movement command value for each robot for each calculation cycle and storing the speed / position data of the robot in the current calculation cycle in the speed / position storage unit And an interference check control device.
請求項1に記載の干渉チェック制御装置において、
前記ロボット間距離推定手段は、制動開始から制動完了までの各ロボット同士の各構成部分間の最近接距離の履歴を、接近する各構成部分の端点速度から導かれる速度上限値に基づいて推定することを特徴とする干渉チェック制御装置。
In the interference check control device according to claim 1,
The inter-robot distance estimation means estimates the history of the closest distance between the constituent parts of each robot from the start of braking to the completion of braking based on the upper limit speed value derived from the end point speeds of the approaching constituent parts. The interference check control apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の干渉チェック制御装置において、
前記ロボット間距離推定手段は、制動開始から制動完了までの各ロボット同士の各構成部分間の最近接距離の履歴を、接近する各構成部分の最近接点における接近速度に基づいて推定することを特徴とする干渉チェック制御装置。
In the interference check control device according to claim 1,
The inter-robot distance estimating means estimates the history of the closest distance between each component part of each robot from the start of braking to the completion of braking based on the approach speed at the closest point of each approaching component part. Interference check control device.
それぞれの動作領域に重複する部分を有するロボット同士の干渉チェック制御方法であって、
第1の記憶部に記憶された速度・位置データに基づいて、ロボットが現時点から制動を開始した際に完全に停止するまでに必要な時間を計算する制動時間計算ステップと、
制動開始から制動完了までの各ロボット同士の各構成部分間の最近接距離の履歴を、接近する各構成部分の速度に基づいて前記各ロボット同士の各構成部分間の最近接方向ベクトルと前記各ロボット同士の各構成部分についての速度との内積から算出される接近速度値の上限値を用いて推定するロボット間距離推定ステップと、
推定された各構成部分間の前記最近接距離の履歴と、第2の記憶部にあらかじめ記憶された干渉判定領域の閾値とを比較し、制動開始から制動完了までの間の干渉の有無を判定する干渉判定ステップと、
前記干渉判定ステップによる干渉判定結果に応じて、計算周期ごとに各ロボットに対する移動指令値を作り出すとともに、現在の計算周期におけるロボットの速度・位置データを前記第1の記憶部に記憶させる指令値生成ステップと
を備えることを特徴とする干渉チェック制御方法。
An interference check control method between robots having overlapping portions in respective operation areas,
A braking time calculating step for calculating a time required until the robot completely stops when the robot starts braking from the current time based on the speed / position data stored in the first storage unit;
The history of the closest distance between each component part of each robot from the start of braking to the completion of braking is based on the speed of each approaching component part, the closest direction vector between each component part of each robot and each of the above An inter-robot distance estimation step for estimating using an upper limit value of the approach speed value calculated from the inner product of the speed of each component between the robots;
The history of the closest distance between each estimated component is compared with the threshold value of the interference determination area stored in advance in the second storage unit to determine the presence or absence of interference between the start of braking and the completion of braking. An interference determination step,
A command value generation for generating a movement command value for each robot in each calculation cycle according to the interference determination result in the interference determination step and storing the speed / position data of the robot in the current calculation cycle in the first storage unit An interference check control method comprising the steps of:
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