JPH03139704A - Method and device for obstacle evasion control over robot - Google Patents

Method and device for obstacle evasion control over robot

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JPH03139704A
JPH03139704A JP27715589A JP27715589A JPH03139704A JP H03139704 A JPH03139704 A JP H03139704A JP 27715589 A JP27715589 A JP 27715589A JP 27715589 A JP27715589 A JP 27715589A JP H03139704 A JPH03139704 A JP H03139704A
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JP
Japan
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robot
posture
obstacle
displacement
distance
Prior art date
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Pending
Application number
JP27715589A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Arakawa
秋雄 荒川
Koichi Sekimizu
浩一 関水
Hidehiro Fukui
英博 福井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH03139704A publication Critical patent/JPH03139704A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable the robot to easily perform operation for obstacle evasion by adjusting the quantity of displacement for attitude matching and the quantity of displacement for obstacle evasion while judging the current attitude of the robot and whether or not the distance to the obstacle is long or short by a fuzzy rule. CONSTITUTION:The articulated robot 1 is equipped with a 1st arm 3 which is connected to a 1st joint 2 and a 2nd joint 5 which connects the 1st arm 3 and a 2nd arm 4 and the 1st joint 2 and 2nd joint 5 are both rotatable in a plane 6, so the articulated robot 1 has two degrees of freedom. The robot finds the distance to the obstacle by itself and employes the fuzzy rule based upon this distance as a condition, so the robot has a proper displacement quantity autonomously by combining attitude matching operation to a target attitude with obstacle evading operation and takes an attitude matching the target attitude eventually. Consequently, the robot can evade obstacles impeding its movement in order when put in the attitude matching operation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、ロボットの作業環境内に障害物がある場合で
も事前に移動経路を設定する必要がなく、ロボットに簡
単に障害物回避の動作を行わせることができるロボット
の障害物回避制御方法およびロボットの障害物回避制御
装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention eliminates the need to set a movement route in advance even when there are obstacles in the robot's working environment, and allows the robot to easily The present invention relates to an obstacle avoidance control method for a robot and an obstacle avoidance control device for a robot that can perform obstacle avoidance operations.

(従来の技術) 作業ロボットを用いて種々の機器の分解・点検および組
立作業などをするときは、作業環境内に作業対象以外の
機器や装置などの障害物があって、例えば多関節ロボッ
トの場合、ロボット自身がこれら障害物と衝突する可能
性がある。
(Prior art) When disassembling, inspecting, and assembling various equipment using a work robot, there may be obstacles in the work environment such as equipment or equipment other than the work target, such as an articulated robot. If so, the robot itself may collide with these obstacles.

そこで、従来は、ロボットのオペレータが障害物を考慮
した移動経路を予め設定してこれをロボットに入力する
か、またはロボットに作業環境の詳細な地図を入力し、
ロボットがこれをいくつかの領域に分割して移動経路を
自動設定(パスプランニング)するという方法がとられ
ていた。
Conventionally, the robot operator has either set a travel route that takes obstacles into account and inputs it into the robot, or inputs a detailed map of the working environment into the robot.
A method was used in which the robot divided this into several areas and automatically set the movement route (path planning).

(発明が解決しようとする課題) ところが、障害物の位置や大きさを勘案しながらオペレ
ータが移動経路を設定するのは、多大な労力を要する。
(Problems to be Solved by the Invention) However, it requires a great deal of effort for the operator to set a travel route while taking into account the positions and sizes of obstacles.

また、ロボットに作業環境の情報を与える場合でも、同
様に障害物の位置や大きさを詳細に記した地図を作成す
るのは困難であるし、ロボットの側でも障害物の配置が
複雑になったときはパスプランニングに時間がかかるな
どの問題がある。
Furthermore, even when providing information about the work environment to a robot, it is similarly difficult to create a map that shows the location and size of obstacles in detail, and the placement of obstacles is complicated for the robot as well. When this happens, there are problems such as the time required for path planning.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、作業環境内
において、ロボットに簡単に障害物回避の動作を行わせ
ることができるロボットの障害物回避制御方法およびこ
の方法に用いる装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a robot obstacle avoidance control method that allows the robot to easily perform obstacle avoidance operations in a work environment, and a device used in this method. With the goal.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決するために、(1)ロボットの
目標姿勢を入力する工程と、(2)ロボットの現姿勢と
障害物との距離を測定する工程と、(3)ロボットを現
姿勢から前記目標姿勢に一致させるための姿勢合わせの
変位量と、ロボットを現姿勢から目標姿勢との一致に向
けて移動する際における障害物回避のための変位量とを
算出する工程と、(4)前記ロボットの現姿勢と障害物
との距離の長短をファジールールで判断しながら、前記
姿勢合わせの変位量と障害物回避のための変位量との調
整を行う工程とを具備し、ロボットの姿勢が目標姿勢と
一致するまで前記(2)ないしく4)の工程を繰返すロ
ボットの障害物回避制御方法を提供する。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides (1) a step of inputting a target posture of the robot, and (2) a step of measuring the distance between the current posture of the robot and an obstacle. and (3) a displacement amount for posture adjustment to match the robot's current posture to the target posture, and a displacement amount for avoiding obstacles when moving the robot from the current posture to match the target posture. and (4) adjusting the displacement amount for posture adjustment and the displacement amount for obstacle avoidance while determining the length of the distance between the current posture of the robot and the obstacle using fuzzy rules. The present invention provides a method for controlling obstacle avoidance of a robot, which comprises a step of repeating the steps (2) to 4) until the robot's posture matches the target posture.

また本発明は、ロボットの目標姿勢を入力する入力装置
と、ロボットの現姿勢と障害物との距離を測定する距離
測定装置と、ロボットを現姿勢から前記目標姿勢に一致
させるための姿勢合わせの変位量と、ロボットを現姿勢
から目標姿勢との一致に向けて移動する際における障害
物回避のための変位量とを算出し、かつ前記ロボットの
現姿勢と障害物との距離の長短をファジールールで判断
しながら、前記姿勢合わせの変位量と障害物回避のため
の変位量との調整を行う演算処理装置とを具備するロボ
ットの障害物回避制御装置も提供する。
The present invention also provides an input device for inputting a target posture of the robot, a distance measuring device for measuring the distance between the current posture of the robot and an obstacle, and a posture adjustment device for adjusting the posture of the robot to match the current posture to the target posture. The amount of displacement and the amount of displacement for avoiding obstacles when moving the robot from the current posture to match the target posture are calculated, and the distance between the current posture of the robot and the obstacle is calculated using fuzzy technology. The present invention also provides an obstacle avoidance control device for a robot, which includes an arithmetic processing unit that adjusts the displacement amount for posture adjustment and the displacement amount for obstacle avoidance while making a judgment based on rules.

(作用) 本発明に係るロボットの障害物回避制御方法は、例えば
上述のロボットの障害物回避制御装置における入力装置
にロボットの目標姿勢を入力し、その後距離測定装置に
よってロボットの現姿勢と障害物との距離を測定する。
(Operation) In the robot obstacle avoidance control method according to the present invention, for example, a target posture of the robot is inputted into the input device of the above-mentioned robot obstacle avoidance control device, and then a distance measuring device is used to compare the current posture of the robot and the obstacle. Measure the distance to.

そして、演算処理装置によって、ロボットを現姿勢から
前記目標姿勢に一致させるための姿勢合わせの変位量と
、ロボットを現姿勢から目標姿勢との一致に向けて移動
する際における障害物回避のための変位量とを算出する
。演算処理装置ではさらに、前記ロボットの現姿勢と障
害物との距離の長短をファジールルで判断しながら、前
記姿勢合わせの変位量と障害物回避のための変位量との
調整を行う。この後は、ロボットの姿勢が目標姿勢と一
致するまで前記(2)ないしく4)の操作を繰返す。
Then, the arithmetic processing unit calculates the amount of displacement for posture adjustment to match the robot's current posture to the target posture, and the displacement amount for avoiding obstacles when moving the robot from the current posture to match the target posture. The amount of displacement is calculated. The arithmetic processing unit further adjusts the displacement amount for posture adjustment and the displacement amount for obstacle avoidance while determining the length of the distance between the current posture of the robot and the obstacle using a fuzzy rule. After this, operations (2) to 4) are repeated until the robot's posture matches the target posture.

このように、本発明においては、ロボット自身が障害物
との距離をとらえ、かっこの距離を条件とするファジー
ルールを取入れたことにより、ロボットが自律的に目標
姿勢への姿勢合わせ動作と障害物回避動作とを組み合わ
せた適度な変位量をとり、最終的に目標姿勢と一致する
姿勢をとることができる。また本発明は、姿勢合わせ動
作をとる際、移動の妨げになる障害物を順次回避してい
く方式のため、予めパスプランニングをする必要もなく
なる。
In this way, in the present invention, the robot itself calculates the distance to the obstacle and incorporates a fuzzy rule that uses the distance between parentheses as a condition, so that the robot can autonomously adjust its posture to the target posture and By taking an appropriate amount of displacement in combination with avoidance movements, it is possible to finally take a posture that matches the target posture. Furthermore, the present invention eliminates the need for path planning in advance because the system sequentially avoids obstacles that impede movement when performing posture adjustment operations.

(実施例) 以下添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明の方法と装置を適用した2アーム・2
ジヨイントの多関節ロボットが障害物を回避して目標姿
勢に合一するまでの姿勢の変化を示す図である。
Figure 1 shows a two-arm, two-arm system to which the method and device of the present invention are applied.
FIG. 3 is a diagram showing changes in posture of a jointed articulated robot until it avoids an obstacle and unites with a target posture.

多関節ロボット1は、第1ジヨイント2に接続する第1
アーム(長さ(1)3と、第1アーム3および第2アー
ム(長さ12)4を連結する第2ジヨイント5を備える
。そして、第1ジヨイント2と第2ジヨイント5は、と
もに平面6内で回転可能なため、多関節ロボット1は2
個の自由度を有する。
The articulated robot 1 has a first joint connected to a first joint 2.
It has an arm (length (1) 3) and a second joint 5 that connects the first arm 3 and the second arm (length 12) 4.The first joint 2 and the second joint 5 both have a flat surface 6. Since it can rotate within the
It has several degrees of freedom.

この多関節ロボット1は、Xとyの2軸で表される平面
6内で、第1アーム3と第2アーム4が一直線に延びた
初期姿勢から第1アーム3を中心にして回転する。そし
て、同じく第1アーム3と第2アーム4が一直線に延び
、かつ第2アーム4の先端座標(−1,19,0,60
)の目標姿勢へ移動するわけであるが、第1アーム2と
第2アム4が一直線状になっている状態のまま第1ジヨ
イントを中心にして反時計回りで回転したのでは、障害
物7に衝突する。
This articulated robot 1 rotates around the first arm 3 from an initial posture in which the first arm 3 and the second arm 4 extend in a straight line within a plane 6 represented by two axes, X and Y. Similarly, the first arm 3 and the second arm 4 extend in a straight line, and the tip coordinates of the second arm 4 (-1, 19, 0, 60
), but if the first arm 2 and the second arm 4 were to rotate counterclockwise around the first joint while remaining in a straight line, the obstacle 7 collide with

そこで本実施例においては、多関節ロボット1は、第2
図の流れ図に示すアルゴリズムに従って、この障害物7
を回避しながら反時計回りで回転して目標位置に到達す
る。
Therefore, in this embodiment, the articulated robot 1
This obstacle 7 according to the algorithm shown in the flowchart of fig.
Rotate counterclockwise to reach the target position while avoiding.

このアルゴリズムにおいては、まずロボットの障害物回
避制御装置の入力装置に目標姿勢、この場合は第2アー
ム4の先端座標(−1,19,0゜60)を入力する。
In this algorithm, first, the target posture, in this case the coordinates of the tip of the second arm 4 (-1, 19, 0°60), is input into the input device of the robot's obstacle avoidance control device.

するとロボットの障害物回避制御袋、置の距離測定装置
は、第1アーム2.第2アーム4と障害物7との間の距
離dを測定する。
Then, the robot's obstacle avoidance control bag and the distance measuring device located on the first arm 2. The distance d between the second arm 4 and the obstacle 7 is measured.

次は、ロボットの障害物回避制御装置の演算処理装置に
おいて、障害物回避のための第1ジヨイント2と第2ジ
ヨイント5の変位量(回転角)Δθ  、(jは第j番
目のジヨイントであることをav、J 示す)を算出する。
Next, in the arithmetic processing unit of the robot's obstacle avoidance control device, the displacement amount (rotation angle) Δθ of the first joint 2 and the second joint 5 for obstacle avoidance, (j is the j-th joint av, J) is calculated.

本実施例においては、まず第2ジヨイント5の変位量Δ
θ8,2を定め、次いで多関節ロボット1全体の半時針
目りという回転方向が変わらないように、第1ジヨイン
ト2の変位量Δθ8,1を関係式cosΔθ −(ji
 +Acosθay 2)/avl      1  
 2 ’!1  +j!2  +2j!1j!2 cosθa
y、 2. ]/2に2 従って、第2ジヨイント5の変位量Δθ39,2と逆方
向に定める。したがって、もし第1ジヨイント2の長さ
(と第2ジヨイント5の長さ12が等ま しいときは、Δθav、 1 =  1 / 2Δθ8
v、2となる。
In this embodiment, first, the displacement amount Δ of the second joint 5 is
θ8,2 is determined, and then the displacement amount Δθ8,1 of the first joint 2 is determined by the relational expression cosΔθ − (ji
+Acosθay 2)/avl 1
2'! 1 +j! 2 +2j! 1j! 2 cosθa
y, 2. ]/2 2 Therefore, the displacement amount Δθ39,2 of the second joint 5 is determined in the opposite direction. Therefore, if the length of the first joint 2 (and the length 12 of the second joint 5 are equal), Δθav, 1 = 1 / 2Δθ8
v, becomes 2.

他方、本実施例においては、同じくロボットの障害物回
避制御装置の演算処理装置において、姿勢合わせのため
の第1ジヨイント2と第2ジヨイント5の変位量(回転
角)Δθ  (jは第j番ad、i 目のジヨイントであることを示す)を算出する。
On the other hand, in this embodiment, in the arithmetic processing unit of the obstacle avoidance control device of the robot, the amount of displacement (rotation angle) Δθ (j is the j-th ad, indicating that it is the i-th joint) is calculated.

この姿勢合わせ制御の設定は、比例積分(PI)制御で
構成することができる。
Setting of this attitude alignment control can be configured by proportional integral (PI) control.

すなわち、まず各ジヨイントについて目標姿勢との偏差
Ej (Ej−θ□G、j−θj;θ□G、iは第j番
目のジヨイントの目標角度、θjは第j番目のジヨイン
トの現在の角度である)を求め、この偏差E、の変位量
ΔE、を設定した後、各ジョイJ          
   J ントごとの変位量Δθ  、を式Δθad、i”Ki・
ad、j E、+K  −ΔE、に従って求める(K、とKJl)
       J                 
 11)は、それぞれ積分ゲインと比例ゲインである)
That is, first, for each joint, the deviation from the target attitude Ej (Ej - θ□G, j - θj; θ□G, i is the target angle of the j-th joint, and θj is the current angle of the j-th joint. ), and after setting the displacement ΔE of this deviation E, each joy J
The displacement amount Δθ for each point is expressed as Δθad, i”Ki・
ad, j E, +K −ΔE, determined according to (K, and KJl)
J
11) are the integral gain and proportional gain, respectively)
.

なお姿勢合わせ制御の設定は、比例積分微分(PID)
制御で構成することもできる。
The posture adjustment control settings are based on proportional integral derivative (PID)
It can also be configured with control.

こうして障害物回避制御と姿勢合わせ制御の設定が終わ
ったら、次はロボットの障害物回避制御装置の演算処理
装置において、以下のファジールール(ルール1)に従
って障害物回避制御と姿勢合わせ制御をどのように組み
合わせるか、すなわち第j番目のジヨイントの現在位置
からの変位量Δθ、としてΔθ  、とΔθad、iを
どのように調J          aV、1 整するかを定める。
After setting the obstacle avoidance control and attitude adjustment control in this way, the next step is to determine how to perform the obstacle avoidance control and attitude adjustment control according to the following fuzzy rules (Rule 1) in the arithmetic processing unit of the robot's obstacle avoidance control device. In other words, it is determined how to adjust Δθ and Δθad,i as the displacement amount Δθ of the j-th joint from the current position.

ルール1 : If  d  is  SMALL。Rule 1: If d is SMALL.

THEN  Δθ、=Δθ  。THEN Δθ, = Δθ.

J       av、I ELSE  Δθ・=Δθad、j (もしdがSMALL (小さい)ならば、八〇、=へ
〇  、;さもなくばΔθ、−ΔθIld、 i)J 
      aV、I               
 Jここで、条件節(11節)におけるSMALL(フ
ァジーラベル)の満足度DOFs (0≦D。
J av, I ELSE Δθ・=Δθad, j (If d is SMALL, 80, = to 0,; otherwise Δθ, −ΔθIld, i) J
aV,I
JHere, the satisfaction degree DOFs of SMALL (fuzzy label) in the conditional clause (clause 11) (0≦D.

Fs≦1)、メンバシップ関数tt Small (d
)によって求める(DOFs=μSmall (d) 
) 、また、ELSE (SMALLでないこと)の満
足度DOFe(0≦DOFe≦1)は、メンバシップ関
数p NOT Small (d)により、式D OF
 e = μNOT Small (d) =1.−D
OFsによって求める。
Fs≦1), membership function tt Small (d
) is calculated by (DOFs=μSmall (d)
), and the degree of satisfaction DOFe (0≦DOFe≦1) of ELSE (not SMALL) is determined by the expression DOF by the membership function p NOT Small (d).
e = μNOT Small (d) =1. -D
Obtained by OFs.

第3図に、距離dの大きさに対するメンバシップ関数t
t Small (d)とp NOT Small (
d)のそれぞれの形状を示す。
FIG. 3 shows the membership function t for the size of the distance d.
t Small (d) and p NOT Small (
The shape of each of d) is shown.

こうしてDOFsとDOFeが求まったら、これらを用
いてΔθ  、とΔθ86.jを以下の式(I)vg に従ってウェート付けし、Δθ31.jとΔθad、j
を合理的に調整した変位量Δθ、を求める。
After determining DOFs and DOFe in this way, use them to calculate Δθ, Δθ86. j is weighted according to the following formula (I)vg, and Δθ31. j and Δθad, j
Find the amount of displacement Δθ, which is reasonably adjusted.

Δθ、=DOFS・八〇  、+DOFe・ΔθJ  
             aV、18.1j  ・・
・・・・ (1) 第4図(A)と(B)は、本実施例の多関節ロボット1
について障害物7回避のシミュレーションを行った際の
姿勢変化を示す図、第5図(A)と(B)は、本実施例
と同様のロボットと障害物を用い、ファジールールによ
らないで姿勢合わせ制御と障害物回避動作を切り替えな
がら目標姿勢と合一させた際の姿勢変化を示す図である
Δθ, = DOFS・80, +DOFe・ΔθJ
aV, 18.1j...
(1) Figures 4 (A) and (B) show the articulated robot 1 of this embodiment.
Figures 5 (A) and 5 (B) show the changes in posture when simulating obstacle 7 avoidance for FIG. 7 is a diagram illustrating a change in posture when the alignment control and obstacle avoidance operation are switched and unified with the target posture.

第4図(A)と第5図(A)において、縦軸の距離は4
.00を基に規準化しである。また横軸の時間は、一定
時間を等分割したステップ単位である。さらに第4図(
A)と第5図(A)において、曲線11.12.13は
、それぞれ第1アムの角度変化量、第2アームの角度変
化量(+とを逆にして表示しである)、障害物との距離
を示し、第4図(B)と第5図(B)において、曲線2
1.22,23.24は、それぞれ第1アムの目標姿勢
、第1アームの角度、第2アームの目標姿勢(第1アー
ムとの偏差を示す)、第2アムの角度(第1アームとの
偏差を示す)を示す。
In Figure 4 (A) and Figure 5 (A), the distance on the vertical axis is 4
.. It is normalized based on 00. Further, the time on the horizontal axis is a unit of steps, which are equal divisions of a certain period of time. Furthermore, Figure 4 (
In A) and Fig. 5(A), curves 11, 12, and 13 represent the angle change of the first arm, the angle change of the second arm (+ is shown in reverse), and the obstacle, respectively. In Figure 4 (B) and Figure 5 (B), curve 2
1.22 and 23.24 are the target posture of the first arm, the angle of the first arm, the target posture of the second arm (indicating the deviation from the first arm), and the angle of the second arm (indicating the deviation from the first arm), respectively. ).

これらの図から分かるように、ファジールールによらな
い場合は、障害物との距離についである閾値を境に姿勢
合わせ制御と障害物回避動作を択一的に選択する。した
がって、最初その閾値が保たれているステップにおいて
は姿勢合わせ動作が1 2 とられるが、障害物との距離がこの閾値を超えて縮まっ
たステップになると、その閾値を保つべく障害物回避動
作をとる。しかしそうすると、次のステップではその閾
値が保たれているため逆に姿勢合わせ制御をとる。その
結果障害物との距離は前記閾値を超えて大幅に縮まる。
As can be seen from these figures, when fuzzy rules are not used, posture adjustment control and obstacle avoidance operation are alternatively selected based on a certain threshold value based on the distance to the obstacle. Therefore, at first, a posture adjustment action is taken in the step where the threshold is maintained, but when the distance to the obstacle decreases beyond this threshold, an obstacle avoidance action is performed to maintain the threshold. Take. However, in the next step, since the threshold value is maintained, posture adjustment control is performed instead. As a result, the distance to the obstacle is significantly reduced beyond the threshold value.

以下は同様に2つの制御を交互に繰返し、最終的に障害
物を回避して目標姿勢に一致する。この間、第1アーム
と第2アームは、障害物回避動作と姿勢合わせ動作の転
換に対応して伸縮を繰返す。
In the following, two types of control are repeated alternately in the same way, and finally the obstacle is avoided and the target attitude is achieved. During this time, the first arm and the second arm repeat expansion and contraction in response to the switch between the obstacle avoidance operation and the attitude adjustment operation.

これに対して、本実施例はファジールールに基づいて、
姿勢合わせのための変位量と障害物回避のための変位量
をウェート付けした変位量をとって移動するため、障害
物との最近接点において最大にアームが折れ曲がり、障
害物を回避した後は目標姿勢に向けて徐々にアームが伸
びていく。したがって、1個の障害物に対しては第1ア
ームと第2アームの伸縮は1回ですみ、全体として滑ら
かな移動が可能になる。
On the other hand, in this embodiment, based on fuzzy rules,
Because the arm moves by weighting the displacement for posture adjustment and the displacement for obstacle avoidance, the arm bends to the maximum at the point of closest contact with the obstacle, and after avoiding the obstacle, it moves toward the target. The arm gradually extends towards the posture. Therefore, for one obstacle, the first arm and the second arm only need to be expanded and contracted once, allowing smooth movement as a whole.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明に係るロボットの障害物回
避制御方法は、(1)ロボットの目標姿勢を入力する工
程と、(2)ロボットの現姿勢と障害物との距離を測定
する工程と、(3)ロボットを現姿勢から前記目標姿勢
に一致させるための姿勢合わせの変位量と、ロボットを
現姿勢から目標姿勢との一致に向けて移動する際におけ
る障害物回避のための変位量とを算出する工程と、(4
)前記ロボットの現姿勢と障害物との距離の長短をファ
ジールールで判断しながら、前記姿勢合わせの変位量と
障害物回避のための変位量との調整を行う工程とを具備
し、ロボットの姿勢が目標姿勢と工程するまで前記(2
)ないしく4)の工程を繰返す。
As explained above, the robot obstacle avoidance control method according to the present invention includes (1) a step of inputting a target posture of the robot, and (2) a step of measuring the distance between the current posture of the robot and the obstacle. , (3) a displacement amount for posture adjustment to match the robot's current posture to the target posture, and a displacement amount for avoiding obstacles when moving the robot from the current posture to match the target posture. (4)
) a step of adjusting the displacement amount for posture adjustment and the displacement amount for obstacle avoidance while determining the length of the distance between the robot's current posture and the obstacle using fuzzy rules; The above (2) is repeated until the posture matches the target posture.
) or 4) are repeated.

したがって本発明によれば、オペレータが事前に移動経
路を設定したり、詳細な作業環境地図を用意しなくても
、ロボットが目標姿勢との間にある障害物をとらえ、こ
の障害物との間の距離をロボット自身が判断しながら目
標姿勢への姿勢合わせ動作と障害物回避動作とを組み合
わせた適度な変位量をとるため、オペレータが事前に移
動経路を設定したり、詳細な作業環境地図を用意すると
いう困難な作業は不要になる。また本発明の方法におい
ては、姿勢合わせ動作をとる際、移動の妨げになる障害
物を順次回避していくため、予めパスプランニングをす
る必要もなくなる。
Therefore, according to the present invention, the robot can capture an obstacle between the target posture and the obstacle without the operator setting a movement route in advance or preparing a detailed working environment map. In order to achieve an appropriate amount of displacement by combining posture adjustment to the target posture and obstacle avoidance while the robot judges the distance from The difficult work of preparation becomes unnecessary. Furthermore, in the method of the present invention, when performing posture adjustment operations, obstacles that impede movement are sequentially avoided, so there is no need for path planning in advance.

そして、本発明のロボットの障害物回避制御装置は、ロ
ボットの目標姿勢を入力する入力装置と、ロボットの現
姿勢と障害物との距離を測定する距離測定装置と、ロボ
ットを現姿勢から前記目標姿勢に一致させるための姿勢
合わせの変位量と、ロボットを現姿勢から目標姿勢との
一致に向けて移動する際における障害物回避のための変
位量とを算出し、かつ前記ロボットの現姿勢と障害物と
の距離の長短をファジールールで判断しながら、前記姿
勢合わせの変位量と障害物回避のための変位量との調整
を行う演算処理装置とを具備するため、上述の方法を実
現することができる。
The obstacle avoidance control device for a robot according to the present invention includes an input device for inputting a target posture of the robot, a distance measuring device for measuring the distance between the current posture of the robot and the obstacle, and a distance measuring device for measuring the distance between the robot's current posture and the obstacle. Calculate the amount of displacement for posture adjustment to match the posture and the amount of displacement for avoiding obstacles when moving the robot from the current posture toward matching the target posture, and The above-mentioned method is realized by comprising an arithmetic processing unit that adjusts the displacement amount for posture adjustment and the displacement amount for obstacle avoidance while determining the length of the distance to the obstacle using fuzzy rules. be able to.

第1図は本発明の方法の一実施例に係る多関節ロボット
の姿勢変化を示す模式図、第2図は第」−図の実施例に
おけるアルゴリズムの流れ図、第3図は障害物との距離
とメンバシップ関数の関係を示す図、第4図(A)と(
B)および第5図(A)と(B)はそれぞれ本発明のフ
ァジールールを用いて障害物を回避した場合とファジー
ルールによらないで障害物を回避した場合の姿勢変化を
示すグラフ図である。
Fig. 1 is a schematic diagram showing the posture change of an articulated robot according to an embodiment of the method of the present invention, Fig. 2 is a flowchart of the algorithm in the embodiment of Fig. 3, and Fig. 3 is a diagram showing the distance to an obstacle. Figure 4 (A) and (
B) and FIGS. 5(A) and 5(B) are graphs showing posture changes when an obstacle is avoided using the fuzzy rules of the present invention and when an obstacle is avoided without using the fuzzy rules, respectively. be.

1・・・多関節ロボット、2・・・第1ジヨイント、3
・・・第1アーム、4・・・第2アーム、5・・・第2
ジヨイント、7・・・障害物。
1... Multi-jointed robot, 2... First joint, 3
...First arm, 4...Second arm, 5...Second arm
Joint, 7...obstacle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(1)ロボットの目標姿勢を入力する工程と、(2
)ロボットの現姿勢と障害物との距離を測定する工程と
、(3)ロボットを現姿勢から前記目標姿勢に一致させ
るための姿勢合わせの変位量と、ロボットを現姿勢から
目標姿勢との一致に向けて移動する際における障害物回
避のための変位量とを算出する工程と、(4)前記ロボ
ットの現姿勢と障害物との距離の長短をファジールール
で判断しながら、前記姿勢合わせの変位量と障害物回避
のための変位量との調整を行う工程とを具備し、ロボッ
トの姿勢が目標姿勢と一致するまで前記(2)ないし(
4)の工程を繰返すロボットの障害物回避制御方法。 2、ロボットの目標姿勢を入力する入力装置と、ロボッ
トの現姿勢と障害物との距離を測定する距離測定装置と
、ロボットを現姿勢から前記目標姿勢に一致させるため
の姿勢合わせの変位量と、ロボットを現姿勢から目標姿
勢との一致に向けて移動する際における障害物回避のた
めの変位量とを算出し、かつ前記ロボットの現姿勢と障
害物との距離の長短をファジールールで判断しながら、
前記姿勢合わせの変位量と障害物回避のための変位量と
の調整を行う演算処理装置とを具備するロボットの障害
物回避制御装置。
[Claims] 1. (1) inputting a target posture of the robot;
) Measuring the distance between the robot's current posture and the obstacle; (3) the amount of displacement for posture adjustment to match the robot's current posture to the target posture; and (3) the process of adjusting the displacement amount to match the robot's current posture to the target posture. (4) calculating the amount of displacement for avoiding obstacles when moving toward the robot; and (4) determining the length of the distance between the robot's current posture and the obstacle using fuzzy rules while adjusting the posture. A step of adjusting the amount of displacement and the amount of displacement for obstacle avoidance, and performing the steps (2) or (2) above until the robot's posture matches the target posture.
A robot obstacle avoidance control method that repeats the process of 4). 2. An input device for inputting a target posture of the robot, a distance measuring device for measuring the distance between the current posture of the robot and an obstacle, and an amount of displacement for posture alignment to match the robot's current posture to the target posture. , calculate the displacement amount for avoiding obstacles when moving the robot from the current posture to match the target posture, and determine the length of the distance between the robot's current posture and the obstacle using fuzzy rules. while doing,
An obstacle avoidance control device for a robot, comprising: an arithmetic processing unit that adjusts the displacement amount for posture adjustment and the displacement amount for obstacle avoidance.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04324505A (en) * 1991-04-09 1992-11-13 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Autonomous moving machine and apparatus and method for controlling moving machine
AT401318B (en) * 1992-11-27 1996-08-26 Khachatouri Yeghiazarians Vahe Fuzzy control system for manipulators
KR100446992B1 (en) * 2001-12-11 2004-09-04 현대중공업 주식회사 Control Method of Robot Origin Transfer Unit by Fuzzy Logic

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