JPH02145286A - Simulator device for operation of robot arm - Google Patents

Simulator device for operation of robot arm

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JPH02145286A
JPH02145286A JP29434888A JP29434888A JPH02145286A JP H02145286 A JPH02145286 A JP H02145286A JP 29434888 A JP29434888 A JP 29434888A JP 29434888 A JP29434888 A JP 29434888A JP H02145286 A JPH02145286 A JP H02145286A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot arm
data
input
calculation device
robot
Prior art date
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Pending
Application number
JP29434888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuji Terada
寺田 郁二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH02145286A publication Critical patent/JPH02145286A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily perform simulation by providing an orbit arithmetic device operating the orbit of the robot arm tip from the data fed from a mechanism arithmetic device, the data fed from a target position and attitude input device and the obstacle extracting data obtd. from the environmental data displayed by a CAD device. CONSTITUTION:The data regarding the new structure and mechanism of a robot arm 4 are input to a mechanism input device 5 at the robot arm changing time, the output signal fed from the input device thereof is operated by a mechanism arithmetic device 6 and output to a coordinates conversion arithmetic device 2. The input signal regarding the target position and attitude of the robot arm 4 besides the input signal, the joint angle signal of the robot arm at the present time and the output signal of an obstruction input device 10 are input to the coordinates conversion arithmetic device and based on these signals the joint angle of the succeeding time is operated. Based on this arithmetic result, a control device executes the arithmetic processing by adding the each joint angle displacement and speed of the robot arm 4, feeding the driving signal thereof to the driving part of the arm.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力ロボット産業用ロボット等多自由度の
ロボットの設計時に用いられるロボットアームの動作シ
ミュレーター装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a robot arm motion simulator device used when designing a robot with multiple degrees of freedom, such as a nuclear robot or an industrial robot.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のロボットアームの動作シミュレーター装置におい
ては、第2図系統図に示すように、ロボットアーム4の
各関節角は、ロボットアーム4の先端の位置と姿勢を入
力する目標位置姿勢入力装置7に入力されたデータの出
力信号と、ロボットアーム4の現在の各関節角信号とに
基づいて、予め構成された座標変換演算装置2により演
算して求められ、この座標変換演算装置2の出力信号は
、ロボットアーム4の制御装置3に人力され、ロボット
アーム4の各関節角の変位及び速度と比較演算されてロ
ボットアーム4の駆動信号となる。そこでロボットアー
ム4の各関節は制御装置3より出力された駆動信号に追
従して動き、動作シミュレーションが行われる。
In the conventional robot arm motion simulator device, as shown in the system diagram in FIG. Based on the output signal of the data and the current joint angle signals of the robot arm 4, the coordinate transformation calculation device 2 configured in advance calculates and obtains the output signal of the coordinate transformation calculation device 2. The signal is manually input to the control device 3 of the robot arm 4, and is compared with the displacement and speed of each joint angle of the robot arm 4 to become a drive signal for the robot arm 4. Therefore, each joint of the robot arm 4 moves in accordance with the drive signal output from the control device 3, and a motion simulation is performed.

このようにして、目標位置姿勢入力装置7により入力さ
れたロボットアーム4先端の位置データ及び姿勢データ
と、ロボットアーム4の現在の関節角信号とに基づいて
、予め構成された座標変換演算装置2により、ロボット
アーム4の次の時点の関節角が演算され、ロボットアー
ム4の先端の位置と姿勢は、時々刻々目標位置姿勢入力
装置7により与えられた指令通りの動作を行うことにな
る。
In this way, the coordinate transformation calculation device 2 is configured in advance based on the position data and posture data of the tip of the robot arm 4 inputted by the target position and posture input device 7 and the current joint angle signals of the robot arm 4. As a result, the joint angles of the robot arm 4 at the next point in time are calculated, and the position and orientation of the tip of the robot arm 4 will move according to the commands given by the target position and orientation input device 7 from time to time.

しかしながら、このようなロボットアームの動作シミュ
レーター装置においては、次のような諸点において汎用
性がなく、不具合である。
However, such a robot arm motion simulator device lacks versatility and has problems in the following points.

(1)  座標変換演算装置2が固定式のため、異種構
造9機構のロボットアーム4に変更しようとする場合や
、異なる環境条件の中で障害物を回避させて動作させよ
うとする場合には、その都度座標変換演算装置2の構成
を変更しなければならない。
(1) Since the coordinate transformation calculation device 2 is a fixed type, when trying to change to a robot arm 4 with 9 different structures or when trying to operate while avoiding obstacles in different environmental conditions. , the configuration of the coordinate transformation calculation device 2 must be changed each time.

(2)  ロボットの周囲に障害物がある場合に、この
障害物にロボットアーム4部が衝突することなしに動作
させる場合には非常に不便である。
(2) When there are obstacles around the robot, it is extremely inconvenient to operate the robot arm 4 without colliding with the obstacles.

(3)  ロボットアーム4先端の位置と姿勢を変更す
る場合にも、最終的な目標位置姿勢を与えるだけでなく
、それに至る軌道(位置と姿勢)を与える必要があり不
便である。
(3) When changing the position and attitude of the tip of the robot arm 4, it is necessary not only to give the final target position and attitude but also to give the trajectory (position and attitude) leading to it, which is inconvenient.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
異種のロボットアームに対してもその構造9機構データ
を入力するだけでシミュレーション可能となるとともに
、ロボットの周囲の障害物を設定し、ロボットアーム先
端の目標位置姿勢を与えるだけで、ロボットアームの全
関節角を演算して、ロボットアーム先端及びロボットア
ーム部共に障害物に衝突することなく移動する動作軌道
を演算できるロボットアームの動作シミュレーター装置
を提供することを目的とする。
The present invention was proposed in view of these circumstances, and
It is possible to simulate even different types of robot arms by simply inputting their structure and 9 mechanism data, and by simply setting obstacles around the robot and giving the target position and orientation of the tip of the robot arm, the entire robot arm can be simulated. It is an object of the present invention to provide a robot arm motion simulator device that can compute joint angles and compute a motion trajectory in which both the robot arm tip and robot arm portion move without colliding with obstacles.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そのために本発明は、機構入力装置のデータからロボッ
トの構造と機構とを演算する機構演算装置と、上記機構
演算装置からのデータと目標位置姿勢入力装置からのデ
ータと更にCAD装置により表示された環境データより
得られる障害物抽出データとからロボットアーム先端の
i道を演算する軌道演算装置と、上記軌道演算装置デー
タに基づきロボットアームの関節角を演算する座標変換
演算装置と、上記座標変換演算装置の出力に基づきロボ
ットアームの駆動信号を発する制御装置とを具えたこと
を特徴とする。
To this end, the present invention provides a mechanism calculation device that calculates the structure and mechanism of a robot from data from a mechanism input device, and a system that displays data from the mechanism calculation device, data from the target position and orientation input device, and a CAD device. a trajectory calculation device that calculates the i-way of the tip of the robot arm from obstacle extraction data obtained from the environmental data; a coordinate transformation calculation device that calculates joint angles of the robot arm based on the trajectory calculation device data; and a coordinate transformation calculation device that calculates the joint angles of the robot arm based on the trajectory calculation device data. The present invention is characterized by comprising a control device that issues a drive signal for the robot arm based on the output of the device.

〔作用〕[Effect]

本発明ロボットアームの動作シミュレーター装置におい
ては、ロボットアームの変更時に、新たなロボットアー
ムの構造と機構に関するデータを機構入力装置に入力し
、その入力装置からの出力信号を機構演算装置で演算し
て座標変換演算装置に出力する。同座標変換演算装置に
は、上記入力信号の他、ロボットアームの目標位置と姿
勢に関する入力信号と、現時点におけるロボットアーム
の関節角信号及び障害物入力装置の出力信号が入力され
、これらの信号に基づいて次の時点の関節角を演算する
。この演算結果を制御装置に送り、制御装置はロボット
アームの各関節角変位と速度を合わせて演算処理し、ロ
ボットアームの、駆動信号をロボットアームの駆動部に
送る。
In the robot arm motion simulator device of the present invention, when changing the robot arm, data regarding the structure and mechanism of the new robot arm is input to the mechanism input device, and the output signal from the input device is calculated by the mechanism calculation device. Output to coordinate transformation calculation device. In addition to the above-mentioned input signals, the coordinate transformation calculation device receives input signals regarding the target position and posture of the robot arm, current joint angle signals of the robot arm, and output signals of the obstacle input device. Based on this, calculate the joint angle at the next point in time. This calculation result is sent to the control device, which processes the angular displacement and velocity of each joint of the robot arm together, and sends a drive signal for the robot arm to the drive section of the robot arm.

〔実施例〕〔Example〕

本発明ロボットアームの動作シミュレーター装置の一実
施例を第1図系統図について説明する。
An embodiment of the robot arm motion simulator according to the present invention will be described with reference to the system diagram in FIG.

第1図において、機構入力装置5により入力されたロボ
ットの機構及び構造のデータ信号を機構演算装置6によ
り演算して+&道演算装置lへ送るとともに、目標位置
姿勢入力装置7に入力されたデータ信号を軌道演算装置
lへ送り、更にCAD装置8により表わされた環境デー
タから障害物抽出装置9により抽出されたロボット周囲
の障害物の形状と位置データ信号を、障害物入力装置1
0から軌道演算袋W1へ送り、軌道演算装置1において
上記3デ一タ信号に基づき、ロボットアーム4先端の軌
道を演算し、この演算結果とロボットアーム4の現在の
各関節角の信号に基づいて、座標変換演算装置2により
ロボットアーム4の次の各関節角を演算する。
In FIG. 1, data signals of the mechanism and structure of the robot inputted by the mechanism input device 5 are calculated by the mechanism calculation device 6 and sent to the +& path calculation device l, and data signals inputted to the target position and orientation input device 7 are calculated by the mechanism calculation device 6. The signal is sent to the trajectory calculation device 1, and the shape and position data signals of obstacles around the robot extracted by the obstacle extraction device 9 from the environmental data expressed by the CAD device 8 are sent to the obstacle input device 1.
0 to the trajectory calculation bag W1, the trajectory calculation device 1 calculates the trajectory of the tip of the robot arm 4 based on the above three data signals, and based on this calculation result and the signal of each current joint angle of the robot arm 4. Then, the coordinate transformation calculation device 2 calculates the following joint angles of the robot arm 4.

更に回避範囲演算装置11は、障害物入力装置10の出
力データと、座標変換演算装置2を経由して目標位置姿
勢入力装置7より入力したデータと、更に機構演算装置
6の出力データとから、ロボットアーム4の障害物回避
可能範囲を演算し、演算結果を表示装置■2に送るとと
もに、再び座標変換演算装置2に返送する。
Further, the avoidance range calculation device 11 calculates the output data from the obstacle input device 10, the data input from the target position and orientation input device 7 via the coordinate transformation calculation device 2, and the output data from the mechanism calculation device 6. The obstacle avoidable range of the robot arm 4 is calculated, and the calculation results are sent to the display device 2 and sent back to the coordinate transformation calculation device 2 again.

座標変換演算装置2の出力信号は、ロボットアーム4の
制御装置3に入力され、ロボットアーム4の各関節角変
位及び速度と合わせて演算され、ロボットアーム4の駆
動信号となる。ロボ7)アーム4はこの駆動信号に追従
して動作する。
The output signal of the coordinate transformation calculation device 2 is input to the control device 3 of the robot arm 4, and is calculated together with the angular displacement and velocity of each joint of the robot arm 4, and becomes a drive signal for the robot arm 4. Robot 7) The arm 4 operates following this drive signal.

かくして本発明装置によれば、ロボットの構造と機構が
変更された異種のロボットに対しても、その構造と機構
を別の入力装置に入力し、そのデータと、更に別途入力
のロボットアームの目標位置と姿勢データと、更にCA
D装置により表示された環境データよりロボット周囲の
障害物を抽出して得られたロボット障害物データとから
、ロボットアーム先端の軌道を演算し、その軌道に沿っ
てロボットアームを障害物に衝突させることなく動作さ
せることが可能となり、汎用ロボットアームのシミュレ
ーターとして、ロボットアームの動作を迅速に検討する
ことが可能となる。
Thus, according to the device of the present invention, even for a different type of robot whose structure and mechanism have been changed, the structure and mechanism can be input to another input device, and that data and the separately input target of the robot arm can be input. Position and orientation data and further CA
The trajectory of the tip of the robot arm is calculated from the robot obstacle data obtained by extracting obstacles around the robot from the environmental data displayed by the D device, and the robot arm collides with the obstacle along the trajectory. As a general-purpose robot arm simulator, it becomes possible to quickly examine the robot arm's operation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

要するに本発明によれば、機構入力装置のデータからロ
ボットの構造と機構とを演算する機構演算装置と、上記
機構演算装置からのデータと目標位置姿勢入力装置から
のデータと更にCAD装置により表示された環境データ
より得られる障害物抽出データとからロボットアーム先
端の軌道を演算する軌道演算装置と、上記軌道演算装置
データに基づきロボットアームの関節角を演算する座標
変換演算装置と、上記座標変換演算装置の出力に基づき
ロボットアームの駆動信号を発する制御装置とを具えた
ことにより、異種のロボットアームに対してもその構造
2機構データを入力するだけでシミュレーション可能と
なるとともに、ロボットの周囲の障害物を設定し、ロボ
ットアーム先端の目標位置姿勢を与えるだけで、ロボッ
トアームの全関節角を演算して、ロボットアーム先端及
びロボットアーム部共に障害物に衝突することなく移動
する動作軌道を演算できるロボットアームの動作シミュ
レーター装置を得るから、本発明は産業上極めて有益な
ものである。
In short, according to the present invention, there is provided a mechanism calculation device that calculates the structure and mechanism of a robot from data from a mechanism input device, and a CAD device that displays data from the mechanism calculation device, data from the target position and orientation input device, and a CAD device. a trajectory calculation device that calculates the trajectory of the tip of the robot arm from obstacle extraction data obtained from the environmental data; a coordinate transformation calculation device that calculates joint angles of the robot arm based on the trajectory calculation device data; and a coordinate transformation calculation device that calculates the joint angles of the robot arm based on the trajectory calculation device data. By being equipped with a control device that issues a drive signal for the robot arm based on the output of the device, it is possible to simulate different types of robot arms by simply inputting their structure and mechanism data, and it is also possible to simulate obstacles around the robot. By simply setting an object and giving the target position and orientation of the robot arm tip, it is possible to calculate all joint angles of the robot arm and calculate the motion trajectory in which both the robot arm tip and the robot arm part move without colliding with obstacles. The present invention is extremely useful industrially because it provides a motion simulator device for a robot arm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明ロボットアームの動作シミュレーター装
置の一実施例の系統図である。 第2図は従来のロボットアームの動作シミニレ−ター装
置の系統図である。 1・・・軌道演算装置、・・・座標変換演算装置、3・
・・制御装置、4・・・ロボットアーム、5・・・機構
入力装置、6・・・機構演算装置、7・・・目標位置姿
勢入力装置、8・・・CAD装置、9・・・障害物抽出
装置1.10・・・障害物入力装置、11・・・回避範
囲演算装置、12・・・表示装置。 代理人 弁理士 塚 本 正 文
FIG. 1 is a system diagram of an embodiment of a robot arm motion simulator device according to the present invention. FIG. 2 is a system diagram of a conventional robot arm motion simulator device. 1...Trajectory calculation device,...Coordinate transformation calculation device, 3.
...Control device, 4...Robot arm, 5...Mechanism input device, 6...Mechanism calculation device, 7...Target position/orientation input device, 8...CAD device, 9...Failure Object extraction device 1.10... Obstacle input device, 11... Avoidance range calculation device, 12... Display device. Agent: Masafumi Tsukamoto, Patent Attorney

Claims (1)

【特許請求の範囲】 機構入力装置のデータからロボットの構造 と機構とを演算する機構演算装置と、上記機構演算装置
からのデータと目標位置姿勢入力装置からのデータと更
にCAD装置により表示された環境データより得られる
障害物抽出データとからロボットアーム先端の軌道を演
算する軌道演算装置と、上記軌道演算装置データに基づ
きロボットアームの関節角を演算する座標変換演算装置
と、上記座標変換演算装置の出力に基づきロボットアー
ムの駆動信号を発する制御装置とを具えたことを特徴と
するロボットアームの動作シミュレーター装置。
[Claims] A mechanism calculation device that calculates the structure and mechanism of the robot from data of a mechanism input device, and a mechanism calculation device that calculates the structure and mechanism of the robot from data of a mechanism input device, data from the mechanism calculation device, data from the target position and orientation input device, and further displayed by a CAD device. A trajectory calculation device that calculates the trajectory of the tip of the robot arm from obstacle extraction data obtained from the environmental data, a coordinate transformation calculation device that calculates joint angles of the robot arm based on the trajectory calculation device data, and the coordinate transformation calculation device 1. A robot arm motion simulator device comprising: a control device that issues a drive signal for the robot arm based on the output of the robot arm.
JP29434888A 1988-11-21 1988-11-21 Simulator device for operation of robot arm Pending JPH02145286A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010142910A (en) * 2008-12-19 2010-07-01 Yaskawa Electric Corp Robot system
JP2020099984A (en) * 2018-12-25 2020-07-02 株式会社メルカリ Search device, search method, and search program

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JPS6394307A (en) * 1986-10-09 1988-04-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Operation simulator for robot arm

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