JPH02257204A - 複数ロボット腕の衝突回避制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数の産業用ロボットによる協調作業における
ロボット腕相互間の衝突回避制御方式に関する。

［従来の技術］ 従来、１個の腕を備えた２台のロボットまたは２個の腕
を独立して動作させるロボットによる協調作業の場合、
それぞれのロボット腕が衝突を避けるため、ロボット機
構の模擬的実行を行なう仮想モデルや基本構成線分を設
けて幾何学的干渉を表示装置などで確認し、衝突を避け
る処理をオペレータが出来るようにしたものがある（例
えば特開昭６２−７８６０７号公報、特開昭６２−１５
９２０３号公報）。しかし、この方式では衝突回避作業
におけるオペレータに対する負担が大きく、また作業時
間が長いという問題があったため、本出願人はこの欠点
を解消するために、一方のロボット腕の情報と他方のロ
ボット腕の情報とから両方のロボット腕の幾何学的な位
置関係を分析し、両口ボット腕の衝突の危険性の有無を
検出し、衝突の危険性があるときには、衝突を回避する
指令を生成して両口ボット腕を制御するようにした制御
方式を発明した（特願昭６２−２９４３８０号、特願昭
６３−２３３１８７号）。

［発明が解決しようとする課題］ ところが上記のような制御方式では衝突の危険性がある
ときには、衝突を回避する指令により回避バスや迂回バ
スを生成して、両口ボット腕を衝突しない位置に移動さ
せるか、または一方のロボット腕が移動して衝突の危険
がなくなるまで他方のロボット腕は停止して待たなけれ
ばならない。

したがって、回避バスを移動する時間や待ち時間が生じ
、ロボットの稼動効率が下がるなどの欠点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ロボット腕が実行するタスクのプログラムを
格納し、入出力するとともにタスクの入れ替え条件を探
索するタスク管理モジュールと、前記タスク管理モジュ
ールとメツセージの授受をしてロボット腕が実行するタ
スクの指令を生成するとともに衝突回避のための位置情
報を生成するトラジェクトリ生成モジュールと、前記ト
ラジェクトリ生成モジュールとメツセージの授受をして
ロボット腕が実行するタスクをロボット腕に指令して駆
動させるドライバモジュールと、前記タスク管理モジュ
ールおよびトラジェクトリ生成モジュールとメツセージ
の授受をしてロボット腕の衝突回避バスを生成し、回避
指令を前記トラジェクトリ生成モジュールに送信すると
ともに、前記タスクの入れ替え打診指令を前記タスク管
理モジュールに送信する衝突回避モジュールを設けたコ
ントローラにより制御される複数ロボット腕の衝突回避
制御方式である。

［作用］ 衝突回避モジュールにより衝突の危険が発見されたとき
、まず現在のタスクと入れ替え可能な安全な領域のタス
クがあるかどうかをチェックする。

もし、そのようなタスクがあれば現在のタスクと入れ替
えてロボット腕を駆動させる。そのようなタスクがない
場合には、現在のタスクを実行するための迂回バスの生
成を試みる。迂回バスが生成できない場合は、単純に退
避バスのみを生成する。

この迂回または退避バスの回避指令をトラジェクトリ生
成モジュールに送り、パルス指令に変換してドライバモ
ジュールに送り、ロボット腕を駆動させる。

［実施例］ 本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例を示すコントローラのブロック
図で、ｌはロボット腕が実行するタスクのプログラムを
格納し、入出力するタスク管理モジュール、２は現在位
置から目標点までの軌道を生成するトラジェクトリ生成
モジュールで、タスク管理モジュール１とトラジェクト
リ生成モジュール２とがメツセージの授受をしてロボッ
ト腕が実行するタスクをドライバモジュール３に送り、
ロボット腕を指令通りに駆動させ、タスクを実行させる
。さらにタスク管理モジュールｌとトラジェクトリ生成
モジュール２とメツセージの授受をする衝突回避モジエ
ール４を設けてロボット腕が衝突回避の動作をさせる。

上記１〜４の構成要素からなるコントローラ５を使って
、２個のうち１個のロボット腕において、上位コントロ
ーラからのタスク（ＦＴＰ動作）が実行される順序を第
２図から第５図に示す各モジュールの処理のフローチャ
ートで説明する。

（１）タスク管理モジュールｌが上位からタスク列を受
信しくステップ１００）、キュー（待ち行列）に格納す
る（ステップ１０１）。

（２）タスク管理モジュールｌからトラジェクトリ生成
モジエール２ヘキューの先頭のタスクが送信される（ス
テップ１０４）。

（３）トラジェクトリ生成モジュール２ではタスク管理
モジュールｌからタスクを受信しくステップ２００）、
そのタスク指令より目標点を設定しくステップ２０１）
、セグメントタイムごとの変分計算（ステップ２０２）
、関節角の計算（ステップ２０３）、ドライバモジュー
ル３への送信（ステップ２０４）、位置情報の更新とそ
れの衝突回避モジニール４への送信（ステップ２０５）
を行なう。目標点に到達したら（ステップ２０６）タス
ク管理モジュールｌヘレディ（ｒｅａｄｙ）信号を送信
する（ステップ２０７）。レディ信号を受信（ステップ
１０２）したタスク管理モジュールｌは、タスクの有無
をチェックしくステップ１０３）、あればトラジェクト
リ生成モジュール２へ送信しくステップ１０４）、）ラ
タスクトリ生成モジエール２は次のタスクを受信する（
ステップ２００）。

タスクがなければ終了メツセージを上位コントローラへ
送信する（ステップ１０５）。

（４）ドライバモジュール３はトラジェクトリ生成モジ
エール２ヘレディ信号を送信しくステップ３００）、）
ラタスクトリ生成モジュール２からの指令（ステップ２
０４、ステップ２１Ｏ）により移動量のパルス数を受信
しくステップ３０１）、移動量のパルス数を払い出して
（ステップ３０２）ロボット腕を動作させる。

（５）衝突回避モジュール４はロボット腕の各関節の位
置、角度の値を初期値に設定するモデルの初期化が行な
われ（ステップ４００）、トラジェクトリ生成モジュー
ル２から送信されて（る最新の位置情報により、コント
ローラ５が制御するロボット腕のモデルである内部モデ
ルの更新を行なう。また、相手のロボット腕から送信さ
れて（る最新の位置情報により、相手のモデルの更新を
行なう（ステップ４０１）。次に、それらのモデルの幾
何学的な位置関係を分析して衝突の危険性をチェックし
くステップ４０２）、危険なときは自己のほうに優先権
があるかをチェックしくステップ４０３）、優先権があ
るときは、安全になるまで優先権があるタスクを一時停
止するように衝突回避モジュール４に指令する（ステッ
プ４０４）。

優先権がないときは、まず安全に実行できるタスクがな
いか、タスク管理モジュール１に打診する（ステップ４
０５）。そして、タスク管理モジュールｌに対する打診
の応答をタスクの入れ替えが可能かどうかチェックしく
ステップ４０６）、可能であれば安全な領域をタスクの
入れ替え条件としてタスク管理モジュールｌに送信して
返事を待つが、返事が否定的（ステップ１１０）であれ
ば、退避や迂回の指令をトラジェクトリ生成モジュール
２へ送信する（ステップ４０７）。トラジェクトリ生成
モジュール２では回避指令を受信しくステップ２０８）
、関節角の計算（ステップ２０９）、ドライバモジュー
ル３への送信（ステップ２１Ｏ）、位置情報の更新とそ
れの衝突回避モジュール４への送信（ステップ２１１）
を行なう。

（６）タスク入れ替えの打診を受けたタスク管理モジュ
ールｌは、入れ替え条件を受信しくステップ１０６）、
入れ替え条件に合ったタスクを探索しくステップ１０７
）、そのようなタスクがあった場合、それをトラジェク
トリ生成モジュール２へ送信する（ステップ１０８）。

また、入れ替え条件に合ったタスクの有無をチェックし
、衝突回避モジュール４へ送信する（タスクがある場合
、ステップ１０９、タスクが無い場合、ステップ１１０
）。

以下、（２）〜（６）の処理が場面に応じて繰り返し行
なわれる。

次に、上記のようなコントローラを２個のロボット腕に
それぞれ用いた協調作業システムを第６図に示す。一方
のコントローラ５はトラジェクトリ生成モジュール２か
ら送信されて（る最新の位置情報により、内部モデルの
更新を行ない、相手のロボット腕のコントローラ５°か
ら送信されてくる最新の位置情報により、相手のモデル
の更新を行なう（ステップ４０１）。次に、それらのモ
デルの幾何学的な位置関係を分析して衝突の危険性をチ
ェックしくステップ４０２）、あとは上記（１）〜（６
）で説明したような作用を行なってタスクを実行し、ロ
ボット腕を駆動する。

したがって、互いに独立したタスクをそれぞれのコント
ローラに与えてもロボット腕は衝突することなく、効率
よ（タスクが実行される。

なお、ロボット腕は２個に限るものではなく、２個の場
合の制御方式を拡張することにより２個以上の場合も実
施することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によればタスク入れ替えの打診を
受けたタスク管理モジュールは、入れ替え条件を受信し
、入れ替え条件に合ったタスクを探索し、そのようなタ
スクがあった場合、それをトラジェクトリ生成モジュー
ルへ送信してロボット腕を動作させ、衝突回避の動作を
する代わりに安全に実行できる入れ替え条件に合ったタ
スクを実行させるので、衝突回避の動作時間が少な（な
り、タスクの実行効率を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すコントローラの構成図、
第２図はタスク管理モジュールの処理を示す説明図、第
３図はトラジェクトリ生成モジュールの処理を示す説明
図、第４図はドライバモジュールの処理を示す説明図、
第５図は衝突回避モジュールの処理を示す説明図、第６
図は２台のコントローラの関係を示す構成図である。 ｌ・・・タスク管理モジュール、２・・・トラジェクト
リ生成モジュール、３・・・ドライバモジュール、４・
・・衝突回避モジュール、５．５″・・・コントローラ
第 第 図 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロボット腕が実行するタスクのプログラムを格納し
   、入出力するとともにタスクの入れ替え条件を探索する
   タスク管理モジュールと、前記タスク管理モジュールと
   メッセージの授受をしてロボット腕が実行するタスクの
   指令を生成するとともに衝突回避のための位置情報を生
   成するトラジェクトリ生成モジュールと、前記トラジェ
   クトリ生成モジュールとメッセージの授受をしてロボッ
   ト腕が実行するタスクをロボット腕に指令して駆動させ
   るドライバモジュールと、前記タスク管理モジュールお
   よびトラジェクトリ生成モジュールとメッセージの授受
   をしてロボット腕の衝突回避バスを生成し、回避指令を
   前記トラジェクトリ生成モジュールに送信するとともに
   、前記タスクの入れ替え打診指令を前記タスク管理モジ
   ュールに送信する衝突回避モジュールとを設けたコント
   ローラにより制御されることを特徴とする複数ロボット
   腕の衝突回避制御方式。 ２、前記コントローラを複数台設け、それぞれの衝突回
   避モジュールとの間でそれぞれのコントローラが制御す
   るロボット腕の最新位置情報を授受して内部モデルを更
   新し、タスク管理モジュールによりタスクの入れ替え条
   件を探索するとともに、トラジェクトリ生成モジュール
   により衝突回避のための位置情報を生成し、前記トラジ
   ェクトリ生成モジュールとメッセージの授受をしてロボ
   ット腕が実行するタスクをドライバモジュールからロボ
   ット腕に指令して駆動させることを特徴とする複数ロボ
   ット腕の衝突回避制御方式。 ３、前記タスク管理モジュールが下記（１）から（１１
   ）までのステップを行なう請求項１または２記載の複数
   ロボット腕の衝突回避制御方式。 （１）上位からタスク列を受信するステップ１００。 （２）タスク列をキューに格納するステップ１０１。 （３）レディ信号を受信するステップ１０２。 （４）タスクの有無をチェックするステップ１０３。 （５）タスクがあれば先頭のタスクをトラジェクトリ生
   成モジュールへ送信するステップ１０４。 （６）タスクがなければ終了メッセージを上位へ送信す
   るステップ１０５。 （７）入れ替え条件を受信するステップ１０６。 （８）入れ替え条件に合ったタスクを探索するステップ
   １０７。 （９）入れ替え条件に合ったタスクがあった場合、それ
   をトラジェクトリ生成モジュールへ送信するステップ１
   ０８。 （１０）入れ替え条件に合ったタスクが有の場合、衝突
   回避モジュールへ送信するステップ１０９。 （１１）入れ替え条件に合ったタスクが無い場合、衝突
   回避モジュールへ送信するステップ１１０。 ４、前記衝突回避モジュールが下記（１）から（８）ま
   でのステップを行なう請求項１から３までのいずれか１
   項に記載の複数ロボット腕の衝突回避制御方式。 （１）モデルの初期化を行うステップ４００。 （２）トラジェクトリ生成モジュールから送信されてく
   る最新の位置情報により、自己のロボット腕のモデルの
   更新を行なうとともに、相手のロボット腕から送信され
   てくる最新の位置情報により、相手のモデルの更新を行
   なうステップ４０１。 （３）自己と相手のモデルの幾何学的な位置関係を分析
   して衝突の危険性をチェックするステップ４０２。 （４）危険なときは自己のほうに優先権があるかをチェ
   ックするステップ４０３。 （５）自己のほうに優先権があるときは、安全になるま
   で一時停止するように衝突回避モジュールに指令するス
   テップ４０４。 （６）自己のほうに優先権がないときは、安全に実行で
   きるタスクがないか、タスク管理モジュールに打診する
   ステップ４０５。 （７）上記ステップ（６）のタスク管理モジュールに対
   する打診の応答をチェックするステップ４０６。 （８）上記ステップ（７）で否定応答、すなわち、タス
   クの入れ替えが不可能であれば、回避の指令をトラジェ
   クトリ生成モジュールへ送信するステップ４０７。