JPH05119815A - Obstacle avoiding method using neural network - Google Patents

Obstacle avoiding method using neural network

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JPH05119815A
JPH05119815A JP28160691A JP28160691A JPH05119815A JP H05119815 A JPH05119815 A JP H05119815A JP 28160691 A JP28160691 A JP 28160691A JP 28160691 A JP28160691 A JP 28160691A JP H05119815 A JPH05119815 A JP H05119815A
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JP
Japan
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obstacle
link
manipulator
risk
collision
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Application number
JP28160691A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Hoshino
勉 星野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To facilitate an evaluating calculation to the danger of a collision, to flexibly cope with the addition of a new obstacle and to enable a processing at a high speed by planning an avoiding track by deriving an overall degree of danger with neural networks provided, respectively in accordance with an obstacle having the possibility of a collision at every link of a manipulator. CONSTITUTION:At every link of a manipulator, neural networks 31-34 are provided, respectively in accordance with an obstacle having possibility of a collision with its link. Subsequently, the joint position of each link expressed by respective joint angles theta1-theta3 of the manipulator is converted to a working coordinate at every link and by inputting it to respective neural networks 31-34, the degree of danger for coming into collision with each obstacle is evaluated at every link of the manipulator. Then, in an integrated danger degree deciding part 40, an integrated danger degree is derived by integrating the degree of danger corresponding to each evaluated obstacle and by setting it as an evaluation value, an avoiding track to the obstacle is planned. In such a manner, a collision avoidance processing which does not depend on the number of links and the number of obstacles is available.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は作業空間に散在する障
害物を回避しながら初期地点から目標地点までのマニピ
ュレータの軌道を生成する障害物回避方法に関し、特
に、上記マニピュレータの軌道計画を神経回路網を用い
て行うようにした神経回路網を用いた障害物回避方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an obstacle avoidance method for generating a trajectory of a manipulator from an initial point to a target point while avoiding obstacles scattered in a work space. The present invention relates to an obstacle avoidance method using a neural network adapted to use a network.

【0002】[0002]

【従来の技術】作業空間に散在する障害物を回避しなが
ら初期地点から目標地点までのマニピュレータの軌道を
計画するマニピュレータの軌道計画において、従来、大
きく分けて次の3つの方法が知られている。
2. Description of the Related Art In manipulator trajectory planning for planning a trajectory of a manipulator from an initial point to a target point while avoiding obstacles scattered in a work space, conventionally, the following three methods are roughly classified. ..

【0003】1)障害物を無視して軌道を決定し、この
決定した軌道上に障害物が存在する場合は、その障害物
を回避する軌道をその障害物の近傍において新たに生成
する方法 2)マニピュレータと障害物の形状を処理が容易な簡単
な形状に仮定して、障害物に接近した場合は、マニピュ
レータと障害物との距離に応じて罰則を加える評価関数
を与えておき、その評価関数をもとに罰則を最小にする
ように軌道を生成する方法 3)障害物に邪魔されない自由空間を記憶し、初期地点
からこの自由空間を経て目的地点に到達するように軌道
を生成する方法 しかし、1)の方法は、まず、障害物を無視して軌道を
決定し、この決定した軌道上に障害物が存在する場合に
のみ、その障害物を回避する軌道をその障害物の近傍に
おいて新たに生成する方法であるため、作業空間に複数
の障害物が散在するような場合には、複数の障害物全体
を考えた適切な軌道生成が難しいという問題があり、ま
た、新たに障害物が追加されたような場合にはその都度
軌道の生成処理を新たに行わなければならないという問
題があった。
1) A method in which an obstacle is ignored and a trajectory is determined, and when an obstacle exists on the determined trajectory, a trajectory for avoiding the obstacle is newly generated in the vicinity of the obstacle. 2 ) Assuming the shapes of the manipulator and obstacles to be simple and easy to process, when an obstacle is approached, an evaluation function that adds a penalty according to the distance between the manipulator and the obstacle is given, and the evaluation is performed. Method to generate trajectory based on function so as to minimize penalties 3) Method to memorize free space that is not obstructed by obstacles and generate trajectory from initial point to reach destination point through this free space However, the method of 1) first determines the trajectory by ignoring the obstacle, and only when the obstacle exists on the determined trajectory, the trajectory for avoiding the obstacle is set in the vicinity of the obstacle. Generate new Since it is a method, when multiple obstacles are scattered in the work space, there is a problem that it is difficult to generate an appropriate trajectory considering all the multiple obstacles, and an obstacle is newly added. In such a case, there is a problem that the orbit generation process must be newly performed each time.

【0004】また、2)の方法は、剛体であるマニピュ
レータの性質を適正の取り込むことが難しく、また、マ
ニピュレータと障害物の形状を処理が容易な簡単な形状
に仮定して処理するので、障害物に対する回避計画が局
所的となり、これにより新たな衝突を生み出していまう
という問題があった。これを回避すべく上記簡単な形状
の仮定を行わないと、複雑な形状のマニピュレータと障
害物との間で距離の計算を行わなければならず、この距
離に応じて罰則を加える評価関数の計算に多大な時間を
要するという別の問題が生じた。
In the method 2), it is difficult to properly take in the properties of the manipulator, which is a rigid body, and the shapes of the manipulator and the obstacle are assumed to be simple shapes that can be easily processed. There was a problem that the avoidance plan for an object became local, which created a new collision. To avoid this, unless the above-mentioned simple shape assumption is made, the distance between the manipulator having a complicated shape and the obstacle must be calculated, and the calculation of the evaluation function that adds a penalty according to this distance. Another problem was that it took a lot of time.

【0005】また、3)の方法は、予め記憶された障害
物に邪魔されない自由空間を用いて軌道生成を行うもの
であるため、特に作業空間に複数の障害物が散在するよ
うな場合に適切な軌道生成が難しく、またこの自由空間
を確保するために必要以上に広い作業空間が必要である
という問題があった。
Further, the method 3) is suitable for a case where a plurality of obstacles are scattered in the work space because the trajectory is generated by using the free space which is not disturbed by the obstacles stored in advance. There is a problem that it is difficult to generate various trajectories, and an unnecessarily large working space is required to secure this free space.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の障
害物回避方法は、1)にみられるように、まず、障害物
を無視して軌道を決定し、この決定した軌道上に障害物
が存在する場合にのみ、その障害物を回避する軌道をそ
の障害物の近傍において新たに生成する方法であった
り、3)にみられるように、予め設定された障害物に邪
魔されない自由空間を用いて軌道生成を行うものである
ため、作業空間に複数の障害物が散在するような場合に
適切な軌道生成が難しく、また、新たに障害物が追加さ
れたような場合にはその都度新たに軌道の生成処理を行
わなければならないという問題があった。
As described above, according to the conventional obstacle avoidance method, as shown in 1), first, the trajectory is decided by ignoring the obstacle, and the obstacle is placed on the decided trajectory. When there is an obstacle, it is a method to newly generate a trajectory to avoid the obstacle in the vicinity of the obstacle, or a free space that is not obstructed by a preset obstacle as seen in 3). Since it is used to generate trajectories, it is difficult to generate proper trajectories when multiple obstacles are scattered in the work space, and new obstacles are added each time new obstacles are added. There was a problem that the orbit generation process had to be performed.

【0007】また、2)にみられるように、マニピュレ
ータと障害物との距離に応じて罰則を加えるように設定
された評価関数をもとに、罰則を最小にするように軌道
を生成する方法もあるが、この方法の場合は複雑な形状
のマニピュレータと障害物との間で距離の計算、および
この距離に応じた評価関数の計算に多大な時間を要する
という問題があった。
Further, as shown in 2), a trajectory is generated so as to minimize the penalty, based on an evaluation function set so as to apply the penalty according to the distance between the manipulator and the obstacle. However, this method has a problem that it takes a lot of time to calculate the distance between the manipulator having a complicated shape and the obstacle and to calculate the evaluation function corresponding to the distance.

【0008】そこで、この発明は、剛体であるマニピュ
レータと障害物との衝突の危険に対する評価計算を容易
にし、また、新たに障害物が追加された場合にもこれに
柔軟に対応し、高速に処理ができるようにした神経回路
網を用いた障害物回避方法を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention facilitates the evaluation calculation for the risk of collision between the manipulator, which is a rigid body, and an obstacle, and also flexibly responds to the fact that a new obstacle is added, and speeds up. It is an object to provide an obstacle avoidance method using a neural network capable of processing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、複数のリンクと該リンクをそれぞれ接
続する複数の関節を有する多関節マニピュレータの初期
地点から目標地点までの軌道を、複数の障害物が散在す
る作業空間内で、該障害物を回避するように生成する障
害物回避方法において、前記マニピュレータの各関節角
度で表現された各リンクの関節位置を各リンク毎に作業
座標に変換し、各障害物に対応する神経回路網に前記変
換した作業座標を入力して前記マニピュレータの各リン
ク毎に前記各障害物に衝突する危険度を計算し、前記計
算した前記各障害物に対応する危険度を総合して総合危
険度を求め、これを評価値として前記障害物に対する回
避軌道を生成することを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a plurality of trajectories from an initial point to a target point of an articulated manipulator having a plurality of links and a plurality of joints respectively connecting the links. In a work space in which obstacles are scattered, in an obstacle avoidance method for generating so as to avoid the obstacles, the joint position of each link represented by each joint angle of the manipulator is set to work coordinates for each link. Convert, calculate the risk of colliding with each obstacle for each link of the manipulator by inputting the converted work coordinates into the neural network corresponding to each obstacle, to the calculated each obstacle It is characterized in that the corresponding risk levels are integrated to obtain a total risk level, and an avoidance trajectory for the obstacle is generated using this as an evaluation value.

【0010】[0010]

【作用】マニピュレータの各リンク毎に、そのリンクと
衝突の可能性がある障害物に対応してそれぞれ神経回路
網を設ける。そして、マニピュレータの各関節角度で表
現された各リンクの関節位置を各リンク毎に作業座標に
変換してこれを各神経回路網に入力してマニピュレータ
の各リンク毎に各障害物に対する衝突する危険度を評価
する。ここで神経回路網は、リンクが複雑な形状をして
いても有限個のサンプル点による学習によって障害物に
対する危険度を適正に評価することができ、更に神経回
路網の補間機能により学習していない座標においても適
正な危険度を評価することが可能である。そして、評価
した各障害物に対応する危険度を総合して総合危険度を
求め、これを評価値として障害物に対する回避軌道を計
画する。このように、この発明ではリンクと衝突の可能
性がある障害物に対応してそれぞれ神経回路網を設け、
この神経回路網の並列処理性を生かして衝突回避処理を
行うので、リンクの数や障害物の数に依存しない高速な
衝突回避処理が可能になる。
Function: For each link of the manipulator, a neural network is provided corresponding to an obstacle that may collide with the link. Then, the joint position of each link expressed by each joint angle of the manipulator is converted into work coordinates for each link, and this is input to each neural network, and there is a risk of collision with each obstacle for each link of the manipulator. Evaluate the degree. Here, the neural network is able to properly evaluate the risk of obstacles by learning with a finite number of sample points even if the link has a complicated shape, and is further learned by the interpolation function of the neural network. It is possible to evaluate an appropriate degree of risk even at a coordinate that does not exist. Then, the risk degree corresponding to each evaluated obstacle is integrated to obtain a comprehensive risk degree, and the avoidance trajectory for the obstacle is planned using this as an evaluation value. As described above, according to the present invention, the neural networks are provided corresponding to the obstacles that may collide with the link,
Since the collision avoidance processing is performed by utilizing the parallelism of the neural network, the high speed collision avoidance processing independent of the number of links and the number of obstacles becomes possible.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明に係わる神経回路網を用いた
障害物回避方法の一実施例を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an obstacle avoidance method using a neural network according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は、この発明の障害物回避方法を適用
して構成した多関節マニピュレータの衝突回避装置をブ
ロック図で示したものである。
FIG. 1 is a block diagram showing a collision avoidance device for an articulated manipulator constructed by applying the obstacle avoidance method of the present invention.

【0013】図1において、制御部10は制御対象であ
る多関節マニピュレータの動作を制御するもので、この
制御部10は、いわゆる、リカレントネットワークを用
いて構成される。すなわち、制御部10は、図2に示す
ように、制御対象12に並列に接続された同定器13、
この同定器13から出力される制御対象12の状態に対
応する状態信号st+1 を所定の時間送らせて状態信号s
t として同定器13の入力に帰還させる時間遅れ要素1
4、目標状態信号s0 および時間遅れ要素14から出力
される状態信号stを入力して制御対象12の操作信号
t を出力する制御器11を備えて構成される。ここ
で、制御器11および同定器13はそれぞれ神経回路網
から構成され、同定器13は、制御対象12から出力さ
れる状態信号st+1 ´と同定器13から出力される状態
信号st+1 との偏差をとる減算器15の出力により制御
される。
In FIG. 1, a control unit 10 controls the operation of an articulated manipulator to be controlled, and this control unit 10 is constructed using a so-called recurrent network. That is, the control unit 10, as shown in FIG. 2, is an identifier 13 connected in parallel to the controlled object 12,
The state signal s t + 1 corresponding to the state of the controlled object 12 output from the identifier 13 is sent for a predetermined time to output the state signal s
Time delay element 1 to be fed back to the input of the identifier 13 as t
4, and an operation signal v controller 11 for outputting the t target state signal s 0 and a time delay element 14 controlled object 12 by inputting a status signal s t output from. Here, the controller 11 and the identifier 13 are each composed of a neural network, the identifier 13, the control state signal output from the target 12 s t + 1 'and the state signal s t output from the identifier 13 It is controlled by the output of the subtracter 15 which takes the deviation from +1 .

【0014】また、この実施例において、制御対象12
は、図3に示すように3つのリンク51、52、53を
有する多関節マニピュレータを想定している。この多関
節マニピュレータは、点P0 において作業座標x−yの
原点(x0 ,y0 )に固定され、作業座標x−y内には
2つの障害物61、62が配設されている。ここで、こ
の多関節マニピュレータは、各関節点における関節角、
すなわち、点P0 におけるリンク51と作業座標x−y
のx軸のなす角θ1 、リンク51とリンク52の接続点
1 におけるリンク51とリンク52のなす角θ2 、リ
ンク52とリンク53の接続点P2 におけるリンク52
とリンク53のなす角θ3 を制御することにより、リン
ク51、52、53が障害物61、62と衝突しないよ
うにして、その先端の点P3 を所望の目的地点に制御す
るものである。
Also, in this embodiment, the controlled object 12
Assumes an articulated manipulator having three links 51, 52, 53 as shown in FIG. This articulated manipulator is fixed at the origin (x 0 , y 0 ) of the work coordinate x-y at a point P 0 , and two obstacles 61 and 62 are arranged in the work coordinate x-y. Here, this multi-joint manipulator has a joint angle at each joint point,
That is, the link 51 at the point P 0 and the work coordinates xy
Angle theta 1 of the x-axis, the link at the connection point P 2 of the link 51 and the angle theta 2 of the link 51 and the link 52 at the connection point P 1 of the link 52, link 52 and link 53 52
By controlling the angle θ 3 formed by the link 53 and the link 53, the links 51, 52, 53 are prevented from colliding with the obstacles 61, 62, and the point P 3 at the tip thereof is controlled to a desired destination point. ..

【0015】図1において、制御部10は、各制御段階
において制御対象である多関節マニピュレータの関節角
θ1 、θ2 、θ3 を示す信号を座標変換部20に出力す
る。座標変換部20は、この関節角θ1 、θ2 、θ3
示す信号を入力して、制御対象である多関節マニピュレ
ータの点P1 、P2 、P3 の作業座標x−y上における
座標(x1 ,y1 )、(x2 ,y2 )、(x3 ,y3
を演算し、制御対象である多関節マニピュレータの点P
0 が固定される作業座標x−yの原点の座標(x0 ,y
0 )ともに出力する。
In FIG. 1, the control unit 10 outputs a signal indicating the joint angles θ 1 , θ 2 and θ 3 of the articulated manipulator to be controlled in each control stage to the coordinate conversion unit 20. The coordinate conversion unit 20 receives the signals indicating the joint angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 and inputs them on the work coordinates xy of the points P 1 , P 2 , and P 3 of the articulated manipulator to be controlled. Coordinates (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 )
Is calculated and the point P of the articulated manipulator to be controlled is calculated.
The coordinates (x 0 , y) of the origin of the work coordinate x-y where 0 is fixed
0 ) Output together.

【0016】座標変換部20における演算は、各リンク
51,52,53の長さをそれぞれL1 ,L2 ,L3
するとき以下に示すように行われる。
The calculation in the coordinate conversion unit 20 is performed as follows when the lengths of the links 51, 52 and 53 are L 1 , L 2 and L 3 , respectively.

【0017】x1 =x0 +L1 cos θ1 1 =y0 +L1 sin θ1 2 =x1 +L2 cos (θ1 +θ2 ) y2 =y1 +L2 sin (θ1 +θ2 ) x3 =x2 +L3 cos (θ1 +θ2 +θ3 ) y3 =y2 +L3 sin (θ1 +θ2 +θ3 ) 危険度判定部31、32、33、34は、それぞれ、図
3に示した制御対象である多関節マニピュレータの各リ
ンク51、52、53と障害物61、62との衝突の危
険度を判定するものである。この危険度判定部31、3
2、33、34はそれぞれ神経回路網から構成され、学
習が可能であり、高速な並列処理が可能である。
X 1 = x 0 + L 1 cos θ 1 y 1 = y 0 + L 1 sin θ 1 x 2 = x 1 + L 2 cos (θ 1 + θ 2 ) y 2 = y 1 + L 2 sin (θ 1 + θ 2 ) X 3 = x 2 + L 3 cos (θ 1 + θ 2 + θ 3 ) y 3 = y 2 + L 3 sin (θ 1 + θ 2 + θ 3 ) The risk determination units 31, 32, 33, and 34 are respectively illustrated in FIG. The degree of risk of collision between the links 51, 52, 53 and the obstacles 61, 62 of the multi-joint manipulator, which is the control target, is determined. This risk determination unit 31, 3
Reference numerals 2, 33, and 34 are each composed of a neural network, and learning is possible and high-speed parallel processing is possible.

【0018】ところで、この実施例では、図3から明ら
かなように、リンク1は障害物61と衝突の可能性があ
り、リンク2は障害物61および障害物62と衝突の可
能性があり、リンク3は障害物62と衝突の可能性があ
る。
By the way, in this embodiment, as is apparent from FIG. 3, the link 1 may collide with the obstacle 61, and the link 2 may collide with the obstacle 61 and the obstacle 62. The link 3 may collide with the obstacle 62.

【0019】そこで、この実施例においては、リンク1
と障害物61との間の衝突の危険度を判定する危険度判
定部31、リンク2と障害物61との間の衝突の危険度
を判定する危険度判定部32、リンク2と障害物62と
の間の衝突の危険度を判定する危険度判定部33、リン
ク3と障害物62との間の衝突の危険度を判定する危険
度判定部34の4つの危険度判定部が設けられている。
Therefore, in this embodiment, the link 1
And the obstacle 61, the risk determination unit 31 for determining the risk of collision, the risk determination unit 32 for determining the risk of collision between the link 2 and the obstacle 61, the link 2 and the obstacle 62 There are provided four risk degree determining sections, namely, a risk degree determining section 33 for determining the risk degree of collision with the vehicle and a risk degree determining section 34 for determining the risk degree of collision between the link 3 and the obstacle 62. There is.

【0020】各危険度判定部31、32、33、34
は、衝突の判定対象となるリンクの位置を指定するに充
分な作業座標x−y上の座標を入力する。この実施例で
は、制御対象である多関節マニピュレータが平面上の作
業空間、すなわち作業座標x−y上を動くとして、衝突
の判定対象となるリンクの両端の位置座標、すなわち合
計4入力からリンクの作業位置を指定し、さらに、その
リンクと衝突の危険性がある障害物との距離を計測し、
それに応じた危険度をその状態に割り当て、学習する。
Each of the risk degree judging sections 31, 32, 33, 34
Inputs the coordinates on the work coordinates xy sufficient to specify the position of the link to be the collision determination target. In this embodiment, assuming that the articulated manipulator to be controlled moves in a work space on a plane, that is, work coordinates x-y, position coordinates of both ends of a link to be a collision determination target, that is, a total of four inputs are used for the link. Specify the work position, and measure the distance between the link and the obstacle that may cause a collision.
The degree of risk corresponding to that is assigned to the state and learned.

【0021】すなわち、危険度判定部31は、座標変換
部20から作業座標x−yの原点の座標(x0 ,y0
および点P1 の座標(x1 ,y1 )を入力して、リンク
1と障害物61との間の距離を計測して、それに応じた
危険度をその状態に割り当て学習する。また、危険度判
定部32は、点P1 の座標(x1 ,y1)および点P2
の座標(x2 ,y2 )を入力して、リンク2と障害物6
1との間の距離を計測して、それに応じた危険度をその
状態に割り当て学習する。また、危険度判定部33は、
点P1 の座標(x1 ,y1 )および点P2 の座標
(x2 ,y2 )を入力して、リンク2と障害物62との
間の距離を計測して、それに応じた危険度をその状態に
割り当て学習する。また、危険度判定部34は、点P2
の座標(x2 ,y2 )および点P3 の座標(x3
3 )を入力して、リンク3と障害物62との間の距離
を計測して、それに応じた危険度をその状態に割り当て
学習する。
That is, the risk determining section 31 has the coordinates (x 0 , y 0 ) of the origin of the work coordinates xy from the coordinate converting section 20.
Then, the coordinates (x 1 , y 1 ) of the point P 1 are input, the distance between the link 1 and the obstacle 61 is measured, and a degree of risk corresponding to the distance is learned by being assigned to that state. Also, the risk determination unit 32, the coordinates (x 1, y 1) the point P 1 and point P 2
Enter the coordinates (x 2 , y 2 ) of the link 2 and obstacle 6
The distance to 1 is measured, and the degree of risk is assigned to the state for learning. In addition, the risk determination unit 33
Enter the point P 1 of the coordinates (x 1, y 1) and point P 2 of the coordinates (x 2, y 2), by measuring the distance between the link 2 and the obstacle 62, the risk accordingly Assign degrees to the state and learn. Further, the risk determination unit 34 determines that the point P 2
Coordinates (x 2 , y 2 ) of the point P 3 and coordinates (x 3 ,
y 3 ) is input, the distance between the link 3 and the obstacle 62 is measured, and a degree of danger corresponding to the distance is learned for that state.

【0022】また、この構成において、新たに条件が加
わった場合は、評価値を変更し、新たな学習を繰り返
す。
In this structure, when a new condition is added, the evaluation value is changed and new learning is repeated.

【0023】ここで、学習に用いる危険度として、衝突
の判定対象となるリンクと障害物との距離が充分離れて
いる場合は零、衝突の判定対象となるリンクと障害物と
の距離が近く衝突の可能性が高い場合は高い値の危険度
を割り当てる。
Here, the degree of risk used for learning is zero when the distance between the link subject to collision determination and the obstacle is sufficiently large, and the distance between the link subject to collision determination and the obstacle is short. If there is a high possibility of collision, assign a high risk.

【0024】例えば、衝突の判定対象となるリンクと障
害物との間の距離を、この2つの物体の最近接距離で定
義し、その値が一定値以上のときは危険度を零にし、そ
れ以下の場合は危険度を制御対象である多関節マニピュ
レータの形状、すなわち衝突の判定対象となるリンクの
形状に応じて決定する。すなわち、衝突の判定対象とな
るリンクの形状による代表的なサンプル位置を選び出
し、上記危険度を割りあて、各リンクと障害物の組に対
して学習を行う。
For example, the distance between the link and the obstacle, which is the object of collision determination, is defined as the closest distance between these two objects, and when the value is a certain value or more, the risk is set to zero, and In the following cases, the risk is determined according to the shape of the articulated manipulator that is the control target, that is, the shape of the link that is the collision determination target. That is, a representative sample position according to the shape of the link that is the collision determination target is selected, the risk is assigned, and learning is performed for each link and obstacle set.

【0025】このようにして、全ての障害物に対して学
習が終了すると、危険度判定部31、32、33、34
により、制御対象である多関節マニピュレータの各リン
クの現在の位置に対する各障害物との衝突の危険度
1 、H2 、H3 、H4 が、それぞれ計算できるように
なる。
In this way, when the learning is completed for all obstacles, the risk degree judging units 31, 32, 33, 34
Thus, the risk levels H 1 , H 2 , H 3 , and H 4 of collision with each obstacle with respect to the current position of each link of the articulated manipulator to be controlled can be calculated.

【0026】総合危険度判定部40は、各危険度判定部
31、32、33、34の全体に対する重み付けを指定
しておき、各危険度判定部31、32、33、34でそ
れぞれ計算された衝突の危険度H1 、H2 、H3 、H4
を入力して全体の危険度、すなわち総合危険度Hを計算
する。
The total risk determining section 40 specifies weights for the entire risk determining sections 31, 32, 33 and 34, and the respective risk determining sections 31, 32, 33 and 34 calculate the respective weights. Collision risk levels H 1 , H 2 , H 3 , H 4
Is input to calculate the overall risk, that is, the total risk H.

【0027】この総合危険度判定部40で計算された総
合危険度Hは、制御部10に加えられ、制御部10では
この総合危険度Hをもとに、降下法により、図2に示し
た制御器11および同定器13の神経回路網を制御し
て、この総合危険度Hが最小となる各関節角の感度を算
出し、この算出した感度により各関節角を制御すること
により、作業空間に散在する障害物を回避しながら初期
地点から目標地点までの制御対象である多関節マニピュ
レータの軌道を計画する。
The total risk level H calculated by the total risk level determination unit 40 is added to the control unit 10, and the control unit 10 is shown in FIG. The work space is controlled by controlling the neural network of the controller 11 and the identifier 13 to calculate the sensitivity of each joint angle that minimizes the overall risk H, and controlling each joint angle with the calculated sensitivity. The trajectory of the articulated manipulator to be controlled from the initial point to the target point is planned while avoiding the obstacles scattered around.

【0028】図4は、この制御器10の動作をフローチ
ャートで示したものである。
FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the controller 10.

【0029】すなわち、まず、制御対象である多関節マ
ニピュレータの現在の関節角θ1 、θ2 、θ3 を座標変
換部20に出力する(ステップ101)。そして、この
出力した現在の関節角θ1 、θ2 、θ3 に対応して、座
標変換部20、危険度判定部31、32、33、34、
総合危険度判定部40により計算された総合危険度Hを
総合危険度判定部40から取り込み(ステップ10
2)、この取り込んだ総合危険度Hから降下法により各
関節角θ1 、θ2 、θ3 の感度を算出し(ステップ10
3)、この算出した各関節角θ1 、θ2 、θ3 の感度に
より各関節角θ1 、θ2 、θ3 を制御する(ステップ1
04)。その後、所定の終了条件を満足しているかの判
断を行い(ステップ105)、所定の終了条件を満足し
ていない場合は、ステップ102に戻り、所定の終了条
件を満足するまで上記動作を繰り返す。そして、ステッ
プ105で所定の終了条件を満足すると判定されると、
この処理を終了する。
That is, first, the current joint angles θ 1 , θ 2 , θ 3 of the articulated manipulator to be controlled are output to the coordinate conversion unit 20 (step 101). Then, corresponding to the output current joint angles θ 1 , θ 2 , θ 3 , the coordinate conversion unit 20, the risk determination units 31, 32, 33, 34,
The comprehensive risk H calculated by the comprehensive risk determination unit 40 is imported from the comprehensive risk determination unit 40 (step 10
2) Calculate the sensitivities of the joint angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 by the descent method from the taken comprehensive risk level H (step 10).
3), the calculated respective joint angles theta 1 and, theta 2, the joint angle theta 1 by the sensitivity of the theta 3, theta 2, controls the theta 3 (Step 1
04). Then, it is judged whether or not the predetermined end condition is satisfied (step 105). If the predetermined end condition is not satisfied, the process returns to step 102 and the above operation is repeated until the predetermined end condition is satisfied. When it is determined in step 105 that the predetermined termination condition is satisfied,
This process ends.

【0030】これにより、作業空間に散在する障害物を
回避しながら初期地点から目標地点までの制御対象であ
る多関節マニピュレータの適正な軌道を計画することが
可能になる。
This makes it possible to plan an appropriate trajectory of the articulated manipulator to be controlled from the initial point to the target point while avoiding obstacles scattered in the work space.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
マニピュレータの各リンク毎に、そのリンクと衝突の可
能性がある障害物に対応してそれぞれ神経回路網を設
け、この神経回路網により、各リンク毎に各障害物に対
する衝突する危険度を評価し、この評価した各障害物に
対応する危険度を総合して総合危険度を求め、これを評
価値として障害物に対する回避軌道を計画するように構
成したので、マニピュレータを剛体として取り扱うこと
ができ、また、新たに障害物が加わった場合でも新たな
神経回路網を単に追加するだけで柔軟に対応することが
でき、また、神経回路網における並列処理が可能である
ので、処理の高速性の要求にも耐えることができるとい
う効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
For each link of the manipulator, a neural network is provided for each obstacle that may collide with that link, and this neural network evaluates the risk of collision with each obstacle for each link. , Since the risk corresponding to each of the evaluated obstacles is integrated to obtain the total risk, and the avoidance trajectory for the obstacle is planned using this as an evaluation value, the manipulator can be treated as a rigid body, In addition, even if a new obstacle is added, it is possible to flexibly respond by simply adding a new neural network, and since parallel processing in the neural network is possible, high speed processing is required. It also has the effect of being able to withstand.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の障害物回避方法を適用して構成した
多関節マニピュレータの衝突回避装置の一実施例を示す
ブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a collision avoidance device for an articulated manipulator configured by applying the obstacle avoidance method of the present invention.

【図2】図1に示した実施例の制御部の構成例を示すブ
ロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a control unit of the embodiment shown in FIG.

【図3】図1に示した実施例の制御対象である多関節マ
ニピュレータの構造を説明する構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a structure of an articulated manipulator that is a control target of the embodiment illustrated in FIG.

【図4】図1に示した実施例の動作を説明するフローチ
ャート。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 制御部 11 制御器 12 制御対象 13 同定器 14 時間遅れ要素 15 減算器 20 座標変換部 31〜34 危険度判定部 40 総合危険度判定部 51〜53 リンク 61,62 障害物 10 Control part 11 Controller 12 Control object 13 Identifier 14 Time delay element 15 Subtractor 20 Coordinate conversion part 31-34 Danger degree judgment part 40 Comprehensive risk judgment part 51-53 Link 61,62 Obstacle

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のリンクと該リンクをそれぞれ接続
する複数の関節を有する多関節マニピュレータの初期地
点から目標地点までの軌道を、複数の障害物が散在する
作業空間内で、該障害物を回避するように生成する障害
物回避方法において、 前記マニピュレータの各関節角度で表現された各リンク
の関節位置を各リンク毎に作業座標に変換し、 各障害物に対応する神経回路網に前記変換した作業座標
を入力して前記マニピュレータの各リンク毎に前記各障
害物に衝突する危険度を計算し、 前記計算した前記各障害物に対応する危険度を演算して
総合危険度を求め、これを評価値として前記障害物に対
する回避軌道を生成することを特徴とする神経回路網を
用いた障害物回避方法。
1. A trajectory of an articulated manipulator having a plurality of links and a plurality of joints respectively connecting the links from an initial point to a target point, in a work space in which a plurality of obstacles are scattered, In an obstacle avoidance method of generating so as to avoid, the joint position of each link expressed by each joint angle of the manipulator is converted into working coordinates for each link, and the conversion is performed into a neural network corresponding to each obstacle. Calculate the risk of colliding with each obstacle for each link of the manipulator by inputting the work coordinates, calculate the risk corresponding to each of the calculated obstacles, and obtain the overall risk, An obstacle avoidance method using a neural network is characterized in that an avoidance trajectory for the obstacle is generated with the evaluation value as.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1097316A (en) * 1996-08-06 1998-04-14 Trw Inc Movement plan and control method for system followed by many mobile objects
WO2005035205A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Robot controlling device
JP2018200539A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 オムロン株式会社 Learning device, learning control method, and its program
JP2018200537A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 オムロン株式会社 Learning device, learning control method, and its program
CN110919633A (en) * 2019-12-06 2020-03-27 泉州市微柏工业机器人研究院有限公司 Robot position deviation method based on torque control
KR102139229B1 (en) * 2019-10-30 2020-07-29 주식회사 뉴로메카 Collision Detection Method and System of Robot Manipulator Using Artificial Neural Network
WO2021086091A1 (en) * 2019-10-30 2021-05-06 주식회사 뉴로메카 Method and system for detecting collision of robot manipulator using artificial neural network
WO2023013126A1 (en) * 2021-08-02 2023-02-09 ソニーグループ株式会社 Information processing device, trained model, and information processing method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1097316A (en) * 1996-08-06 1998-04-14 Trw Inc Movement plan and control method for system followed by many mobile objects
US6004016A (en) * 1996-08-06 1999-12-21 Trw Inc. Motion planning and control for systems with multiple mobile objects
WO2005035205A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Robot controlling device
JP2018200539A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 オムロン株式会社 Learning device, learning control method, and its program
JP2018200537A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 オムロン株式会社 Learning device, learning control method, and its program
KR102139229B1 (en) * 2019-10-30 2020-07-29 주식회사 뉴로메카 Collision Detection Method and System of Robot Manipulator Using Artificial Neural Network
WO2021086091A1 (en) * 2019-10-30 2021-05-06 주식회사 뉴로메카 Method and system for detecting collision of robot manipulator using artificial neural network
KR20210052182A (en) * 2019-10-30 2021-05-10 주식회사 뉴로메카 Collision Detection Method and System of Robot Manipulator Using Artificial Neural Network
CN110919633A (en) * 2019-12-06 2020-03-27 泉州市微柏工业机器人研究院有限公司 Robot position deviation method based on torque control
WO2023013126A1 (en) * 2021-08-02 2023-02-09 ソニーグループ株式会社 Information processing device, trained model, and information processing method

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