JP6708098B2 - Robot control method - Google Patents
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本発明は、ロボットの制御方法に関し、例えば、移動台車に連結されたロボットハンドで把持対象物を把持して自律移動するロボットの制御方法に関する。 The present invention relates to a control method for a robot, for example, a control method for a robot that autonomously moves by grasping an object to be grasped by a robot hand connected to a moving carriage.
ロボットがロボットハンドで把持対象物を把持しつつ移動する際に当該ロボットに異常などが生じた場合、把持対象物の把持動作を安全に停止させる必要がある。例えば、特許文献1のロボットハンドは、ロボットアーム本体の先端に回転可能にフィンガーを備えており、当該フィンガーは、通電時に非把持状態となり、非通電時に把持状態となる。これにより、停電時や非常停止などにより電圧が低下した時でも、把持対象物の落下を抑制しつつ、把持対象物の把持動作を安全に停止させることができる。
When an abnormality or the like occurs in the robot while the robot moves while gripping the gripping target with the robot hand, it is necessary to safely stop the gripping operation of the gripping target. For example, the robot hand of
特許文献1のロボットハンドは、ロボットアーム本体の先端に回転可能にフィンガーを設けることで、把持対象物の落下を抑制している。つまり、把持対象物の落下を抑制するために、ロボットハンドに特殊な機構を設ける必要があり、ロボットハンドの構成が複雑である。
The robot hand of
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で把持対象物の把持動作を安全に停止させることができるロボットの制御方法を実現する。 The present invention has been made in view of the above problems, and realizes a robot control method capable of safely stopping the gripping operation of a gripping target with a simple configuration.
本発明の一態様に係るロボットの制御方法は、移動台車に連結されたロボットハンドで把持対象物を把持して自律移動するロボットの制御方法であって、
前記ロボットハンドで前記把持対象物を把持して前記ロボットが移動している際に当該把持対象物の把持動作を停止する場合、前記移動台車の移動軌跡を現在から遡った際の複数の前記移動台車の投影領域内に前記ロボットの投影領域が収まるように、前記移動台車を制御し、その後、前記ロボットハンドを制御して前記把持対象物を地面に載置して当該把持対象物の把持動作を停止する。
これにより、ロボットや把持対象物が人や物と接触する可能性を抑制しつつ、把持対象物を地面に載置でき、特殊な機構を用いなくても、簡単な構成で把持対象物の把持動作を安全に停止させることができる。
A control method for a robot according to an aspect of the present invention is a control method for a robot that autonomously moves by gripping an object to be gripped with a robot hand connected to a moving carriage,
When the gripping operation of the gripping target is stopped while the robot hand is gripping the gripping target by the robot hand and moving the robot, the plurality of movements when the movement track of the moving carriage is traced back from the present The moving carriage is controlled so that the projection area of the robot falls within the projection area of the carriage, and then the robot hand is controlled to place the gripping target object on the ground and grip the target gripping object. To stop.
This makes it possible to place the gripping target on the ground while suppressing the possibility that the robot or the gripping target will come into contact with people or objects, and to grip the gripping target with a simple configuration without using a special mechanism. The operation can be safely stopped.
本発明によれば、簡単な構成で把持対象物の把持動作を安全に停止させることができるロボットの制御方法を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a robot control method capable of safely stopping the gripping operation of a gripping target with a simple configuration.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Further, the following description and drawings are simplified as appropriate for the sake of clarity.
先ず、本実施の形態のロボットの基本構成を説明する。図1は、本実施の形態のロボットを模式的に示す斜視図である。図2は、本実施の形態のロボットの制御系を模式的に示すブロック図である。図3は、ロボットの座標系を説明するための図である。 First, the basic configuration of the robot of this embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view schematically showing the robot of the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram schematically showing the control system of the robot of this embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining the coordinate system of the robot.
本実施の形態のロボット1は、図1に示すように、移動台車2、胴体部3及びロボットハンド4を備えており、例えば、外部の操作部から入力される操作情報に基づいて、移動台車2に胴体部3を介して連結されたロボットハンド4のグリッパで把持対象物を把持して自律移動する。
As shown in FIG. 1, the
ここで、移動台車2の移動動作及びロボットハンド4の把持動作は、図2に示すように、アクチュエータ5、知能システム部6、サーボコントローラ7、動作情報保存部8及び安全制御部9によって実行される。
Here, the moving operation of the moving carriage 2 and the gripping operation of the
アクチュエータ5は、移動台車2の車輪及びロボットハンド4の各関節を駆動させる。知能システム部6は、図示を省略した環境認識部が認識した環境情報を参照しつつ、操作部から入力される操作情報に基づいて移動台車2及びロボットハンド4の各アクチュエータ5を動作させるための指令情報を生成し、当該指令情報をサーボコントローラ7に出力する。つまり、知能システム部6は、ロボット1の通常タスクを実行する。
The
サーボコントローラ7は、知能システム部6又は安全制御部9から入力される指令情報に基づいて移動台車2及びロボットハンド4の各アクチュエータ5を動作させるための電流情報又は電圧情報を生成し、当該電流情報又は電圧情報に基づいて各アクチュエータ5を制御する。
The
動作情報保存部8は、各アクチュエータ5の動作情報を保存する。詳細には、動作情報保存部8は、各アクチュエータ5の動作情報を時系列に並べて動作履歴情報{(xt、yt、θt)、grippert}を安全制御部9に出力する。
The operation information storage unit 8 stores the operation information of each
ここで、図3に示すように、xt、ytは、ロボット1の起動時における移動台車2の中心位置を原点とする時間tでの移動台車2の中心位置(座標)、θtは、ロボット1の起動時における移動台車2の中心位置を原点とする時間tでの移動台車2の向きを示す。これらのxt、yt、θtは、例えば、オドメトリ法によって、移動台車2の車輪の回転角の積算から求めることができる。また、grippertは、時間tでのロボットハンド4のグリッパの開閉状態を示し、例えば、グリッパの開閉状態を2値で示すことができる。
Here, as shown in FIG. 3, x t and y t are the center position (coordinates) of the moving carriage 2 at time t with the center position of the moving carriage 2 when the
安全制御部9は、詳細は後述するが、動作情報保存部8から入力される動作履歴情報に基づいてロボット1の安全停止動作を実行する。
The safety control unit 9, which will be described in detail later, executes the safe stop operation of the
次に、本実施の形態のロボットの制御方法を説明する。図4は、本実施の形態のロボットの制御方法の上位フローを示すフローチャート図である。図5は、本実施の形態のロボットの制御方法における安全停止動作のフローを示すフローチャート図である。図6は、ロボットの移動軌跡を説明するための図である。図7は、把持対象物のリリース姿勢が移動履歴に収まらない場合を例示する図である。図8は、把持対象物のリリース姿勢が移動履歴に収まった場合を例示する図である。 Next, a method of controlling the robot according to this embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a high-level flow of the robot control method according to the present embodiment. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the safe stop operation in the robot control method according to the present embodiment. FIG. 6 is a diagram for explaining the movement trajectory of the robot. FIG. 7 is a diagram exemplifying a case where the release posture of the grasped object does not fall within the movement history. FIG. 8 is a diagram exemplifying a case where the release posture of the grip target is within the movement history.
先ず、図4に示すように、操作者がロボット1の通常タスクモードを開始するために操作部を操作すると、ロボット1の通常タスクモードが開始する。知能システム部6は、操作部から通常タスクモードを開始させる旨の操作情報が入力されると、通常タスクをロボット1に実行させる準備を行う(S1)。詳細には、知能システム部6は、操作情報に基づいて移動台車2及びロボットハンド4の各アクチュエータ5を動作させるための指令情報を生成し、当該指令情報をサーボコントローラ7に出力する。
First, as shown in FIG. 4, when the operator operates the operation unit to start the normal task mode of the
一方、操作者が安全停止モードを開始するために操作部を操作(例えば、停止ボタンを押下)すると、ロボット1の安全停止モードが開始する。安全制御部9は、操作部から安全停止モードを開始させる旨の操作情報が入力されると、安全停止動作をロボット1に実行させる準備を行う(S2)。
On the other hand, when the operator operates the operation unit to start the safe stop mode (for example, presses the stop button), the safe stop mode of the
詳細には、図5に示すように、安全制御部9は、安全停止モードを開始すると、動作情報保存部8から入力される動作履歴情報に基づいて、現在、把持対象物を把持しているか否かを判定する(S21)。安全制御部9は、現在、把持対象物を把持していないと判定すると(S21のNO)、安全停止モードを終了する。 Specifically, as shown in FIG. 5, when the safety control unit 9 starts the safe stop mode, based on the motion history information input from the motion information storage unit 8, whether the grip target is currently gripped. It is determined whether or not (S21). If the safety control unit 9 determines that the gripping target object is not currently gripped (NO in S21), the safety control mode ends.
一方、安全制御部9は、現在、把持対象物を把持していると判定すると(S21のYES)、動作履歴を参照する時間Tを現在に初期化する(S22)。そして、安全制御部9は、動作情報保存部8から入力される動作履歴情報に基づいて、時間T(即ち、時間Tを初期化した状態では現在)の動作履歴を参照する(S23)。 On the other hand, when the safety control unit 9 determines that the gripping target is currently gripped (YES in S21), the time T referring to the operation history is initialized to the present (S22). Then, the safety control unit 9 refers to the operation history of the time T (that is, present when the time T is initialized) based on the operation history information input from the operation information storage unit 8 (S23).
次に、安全制御部9は、動作情報保存部8から入力される動作履歴情報に基づいて、時間Tで把持対象物を把持動作中(即ち、グリッパが開状態から閉状態に変化中)か否かを判定する(S24)。安全制御部9は、時間Tで把持対象物を把持動作中であると判定すると(S24のYES)、時間Tから現在までの動作履歴を逆再生する指令情報を生成し、サーボコントローラ7に出力する(S25)。なお、時間Tを初期化した状態では、グリッパが既に把持対象物を把持した状態であるので、グリッパが把持動作中でないと判定する。
Next, the safety control unit 9 determines whether the gripping target is in the gripping motion at time T (that is, the gripper is changing from the open state to the closed state) based on the motion history information input from the motion information storage unit 8. It is determined whether or not (S24). When the safety control unit 9 determines that the gripping object is being gripped at time T (YES in S24), the safety control unit 9 generates command information for reverse reproduction of the motion history from time T to the present and outputs it to the
一方、安全制御部9は、時間Tで把持対象物を把持動作中でないと判定すると(S24のNO)、動作情報保存部8から入力される動作履歴情報に基づいて、時間Tから現在までのロボット1の移動軌跡(即ち、時間Tを初期化した状態では現在のロボット1の移動軌跡)を算出する(S26)。ロボット1の移動軌跡は、図6に示すように、予め設定されたサンプリング周期ΔTで取得された、各時間での移動台車2の中心位置を中心とする台車半径Rの円の集合体である。
On the other hand, when the safety control unit 9 determines that the gripping object is not in the gripping operation at the time T (NO in S24), based on the motion history information input from the motion information storage unit 8, from the time T to the current time. The movement locus of the robot 1 (that is, the current movement locus of the
次に、安全制御部9は、時間Tから現在までのロボット1の移動軌跡内に、ロボット1の投影領域(即ち、ロボット1のリリース姿勢での投影領域)が収まるか否かを判定する(S27)。安全制御部9は、時間Tから現在までのロボット1の移動軌跡内に、ロボット1の投影領域が収まらないと判定すると(S27のNO)、時間Tを上述のサンプリング周期ΔTで遡らせ、S23に戻る(S28)。つまり、動作履歴を参照する時間を1ステップ遡らせる。ちなみに、図7は、時間Tを現在から2ステップ遡らせた際のロボット1の移動軌跡(即ち、複数の移動台車2の投影領域)を示し、この状態では、ロボット1の移動軌跡内にロボット1の投影領域が収まっていない。ここで、図7では、ロボット1の投影領域をハッチングで示している。
Next, the safety control unit 9 determines whether or not the projection area of the robot 1 (that is, the projection area in the release posture of the robot 1) falls within the movement trajectory of the
一方、安全制御部9は、ロボット1の移動軌跡内にロボット1の投影領域が収まっていると判定すると(S27のYES)、時間Tから現在までの動作履歴を逆再生し、その後、把持対象物を地面に載置する指令情報を生成し、サーボコントローラ7に出力する(S29)。ちなみに、図8は、時間Tを現在から3ステップ遡らせた際のロボット1の移動軌跡を示し、この状態では、ロボット1の移動軌跡内にロボット1の投影領域が収まっている。ここで、図8では、ロボット1の投影領域をハッチングで示している。
On the other hand, when the safety control unit 9 determines that the projection area of the
説明を図4に戻して、サーボコントローラ7は、安全制御部9から指令情報が入力されているか否かを判定する(S3)。サーボコントローラ7は、安全制御部9から指令情報が入力されていると判定すると(S3のYES)、安全制御部9から入力された指令情報に基づいて移動台車2及びロボットハンド4の各アクチュエータ5を動作させるための電流情報又は電圧情報を生成し、当該電流情報又は電圧情報に基づいて各アクチュエータ5を制御することで、安全停止動作を実行する(S4)。つまり、ロボット1は、安全停止動作を通常タスクに対して優先して実行するべく、現在までの動作を逆再生するように動作し、その後、ロボット1の移動軌跡上に把持対象物を載置(即ち、リリース)する。これにより、安全停止モードが終了する。
Returning to FIG. 4, the
一方、サーボコントローラ7は、安全制御部9から指令情報が入力されていないと判定すると(S3のNO)、知能システム部6から入力された指令情報に基づいて移動台車2及びロボットハンド4の各アクチュエータ5を動作させるための電流情報又は電圧情報を生成し、当該電流情報又は電圧情報に基づいて各アクチュエータ5を制御することで、通常タスクを実行する(S5)。つまり、ロボット1は、例えば、把持対象物を把持して目標位置まで運搬し、その後、把持対象物を地面に載置する。これにより、通常タスクモードが終了する。
On the other hand, when the
ロボットが把持対象物を載置する場合、載置先に人や物がいないことを確認する必要がある。このとき、光学式センサは、金属光沢がある物体やガラスのように透明な物体は検知することができない。つまり、光学式センサは、未検知の場合、危険側に判断してしまう。 When the robot places an object to be grasped, it is necessary to confirm that there is no person or object at the placement destination. At this time, the optical sensor cannot detect an object having metallic luster or a transparent object such as glass. In other words, the optical sensor, if not detected, makes a judgment on the dangerous side.
また、光学式センサは部品数が多く故障率が高い。そのため、安全性を保証することは困難である。一方、安全性を保証した光学式センサが市販されているが、部品が二重系実装されており、高価である。また、センササイズが大きくなるため、ロボットへの搭載性が悪い。 Further, the optical sensor has a large number of parts and a high failure rate. Therefore, it is difficult to guarantee the safety. On the other hand, although an optical sensor that guarantees safety is commercially available, the parts are mounted in a double system and are expensive. In addition, since the sensor size is large, the mountability on the robot is poor.
ここで、一度、ロボット1が通過した所は人や物が存在する可能性が低い。そのため、本実施の形態のロボットの制御方法では、安全停止モードの際に、現在までの動作を逆再生するように動作し、その後、ロボット1の移動軌跡上に把持対象物を載置する。これにより、ロボット1や把持対象物が人や物と接触する可能性を抑制しつつ、把持対象物を地面に載置でき、特殊な機構を用いなくても、簡単な構成で把持対象物の把持動作を安全に停止させることができる。
Here, there is a low possibility that a person or an object exists once the
しかも、ロボット1の動作を単純に逆再生させるものであるので、光学式センサに頼らなくても把持対象物の把持動作を安全に停止させることができ、ロボット1への搭載性の悪い光学式センサを搭載しなくてもよい。
Moreover, since the operation of the
また、光学式センサを用いて把持対象物の把持動作を停止させる場合に比べて、安価に、信頼性の高いシステムを構築することができる。 Further, as compared with the case where the gripping operation of the gripping target is stopped by using the optical sensor, it is possible to construct the system at a low cost and with high reliability.
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述のロボットの制御方法は、安全停止モードの際に、安全制御部9がロボット1の動作を逆再生しているが、安全制御部9がロボット1の向きを反転させて環境認識部が認識した環境情報を参照しつつ、現在までのロボット1の移動軌跡に沿って当該ロボット1を移動させてもよい。これにより、人や物との接触を回避することができる。このとき、把持対象物は、ロボット1の移動軌跡上に載置される。
For example, in the robot control method described above, the safety control unit 9 reversely reproduces the operation of the
例えば、安全停止モードの際におけるロボット1の動作の逆再生時に、ロボット1の動作速度を下げることが好ましい。
For example, it is preferable to reduce the operation speed of the
例えば、上述のロボットの制御方法は、移動台車2の中心位置をオドメトリ法によって求めているが、IMU(Inertial Measurement Unit)センサなどを用いて求めてもよい。 For example, in the robot control method described above, the center position of the moving carriage 2 is obtained by the odometry method, but it may be obtained using an IMU (Inertial Measurement Unit) sensor or the like.
例えば、grippertは、ロボットハンドのグリッパの形状に応じて、適宜、様々な値をとることができ、例えば、グリッパの開閉角度などでもよい。グリッパが多指ハンドであれば、自由度×角度の分だけ情報を持つことも可能である。 For example, gripper t, depending on the shape of the robot hand gripper, as appropriate, can take various values, for example, it may be the opening and closing angle of the gripper. If the gripper is a multi-fingered hand, it is possible to have information as much as the degree of freedom×the angle.
1 ロボット
2 移動台車
3 胴体部
4 ロボットハンド
5 アクチュエータ
6 知能システム部
7 サーボコントローラ
8 動作情報保存部
9 安全制御部
1 Robot 2 Mobile Carriage 3
Claims (1)
前記ロボットハンドで前記把持対象物を把持して前記ロボットが移動している際に当該把持対象物の把持動作を停止する場合、前記移動台車の移動軌跡を現在から遡った際の複数の前記移動台車の投影領域内に前記ロボットのリリース姿勢での投影領域が収まるように、前記移動台車を制御し、その後、前記ロボットハンドを制御して前記把持対象物を地面に載置して当該把持対象物の把持動作を停止する、ロボットの制御方法。 A method for controlling a robot which autonomously moves by gripping an object to be gripped with a robot hand connected to a moving carriage,
When the gripping operation of the gripping target is stopped while the robot hand is gripping the gripping target by the robot hand and moving the robot, the plurality of movements when the movement track of the moving carriage is traced back from the present The moving carriage is controlled so that the projection area in the release posture of the robot fits within the projection area of the carriage, and then the robot hand is controlled to place the gripping target on the ground and hold the gripping target. A method for controlling a robot, in which the gripping operation of an object is stopped.
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