JPH05228860A - ロボットマニピュレータの制御方法 - Google Patents
ロボットマニピュレータの制御方法Info
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- JPH05228860A JPH05228860A JP15287591A JP15287591A JPH05228860A JP H05228860 A JPH05228860 A JP H05228860A JP 15287591 A JP15287591 A JP 15287591A JP 15287591 A JP15287591 A JP 15287591A JP H05228860 A JPH05228860 A JP H05228860A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot manipulator
- obstacle
- route
- path
- evaluation function
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 障害物を回避しつつ、初期位置及び姿勢から
最終位置及び姿勢まで滑らかな曲線で伸びる動作経路を
得ることが出来るロボットマニピュレータの制御方法を
提供する。 【構成】 ロボットマニピュレータの動作経路の自動生
成に際して、障害物(３)の周囲に、障害物を複数段階で
徐々に拡大した仮想的な複数の外郭モデル(31)(32)(33)
(34)(35)を設定し、動作途中のロボットマニピュレータ
(１)と各外郭モデル(31)(32)(33)(34)(35)との干渉の有
無を判断して、干渉を生じる外郭モデルの拡大率が大き
い程、レベルが低下するポテンシャル値を含む評価関数
に基づき、該評価関数値が最小となる経路を探索する。
最終位置及び姿勢まで滑らかな曲線で伸びる動作経路を
得ることが出来るロボットマニピュレータの制御方法を
提供する。 【構成】 ロボットマニピュレータの動作経路の自動生
成に際して、障害物(３)の周囲に、障害物を複数段階で
徐々に拡大した仮想的な複数の外郭モデル(31)(32)(33)
(34)(35)を設定し、動作途中のロボットマニピュレータ
(１)と各外郭モデル(31)(32)(33)(34)(35)との干渉の有
無を判断して、干渉を生じる外郭モデルの拡大率が大き
い程、レベルが低下するポテンシャル値を含む評価関数
に基づき、該評価関数値が最小となる経路を探索する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットマニピュレー
タの作業環境中に存在する障害物を回避してロボットマ
ニピュレータを初期の位置及び姿勢から目標の位置及び
姿勢まで動作させるためのロボットマニピュレータの制
御方法に関するものである。
タの作業環境中に存在する障害物を回避してロボットマ
ニピュレータを初期の位置及び姿勢から目標の位置及び
姿勢まで動作させるためのロボットマニピュレータの制
御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】機械工場の組立ライン等においては、図
８に示す如き複数のアーム(11)(12)を具えた多関節ロボ
ットマニピュレータ(１)を用いて、種々の作業を自動化
することが行なわれている。この場合、ロボットマニピ
ュレータ(１)の作業環境中には、１或いは複数の障害物
(３)(４)(５)が存在するのが一般的である。従って、ロ
ボットマニピュレータ(１)に所望の作業を行なわしめる
際、ロボットマニピュレータ(１)が障害物(３)(４)(５)
と干渉しない動作経路を決定して、ロボットマニピュレ
ータ(１)に教示する必要がある。
８に示す如き複数のアーム(11)(12)を具えた多関節ロボ
ットマニピュレータ(１)を用いて、種々の作業を自動化
することが行なわれている。この場合、ロボットマニピ
ュレータ(１)の作業環境中には、１或いは複数の障害物
(３)(４)(５)が存在するのが一般的である。従って、ロ
ボットマニピュレータ(１)に所望の作業を行なわしめる
際、ロボットマニピュレータ(１)が障害物(３)(４)(５)
と干渉しない動作経路を決定して、ロボットマニピュレ
ータ(１)に教示する必要がある。
【０００３】そのための一般的な方法は、オペレータの
操作によってロボットマニピュレータ(１)を障害物と干
渉しない様に動作させて、そのときの動作データをロボ
ットマニピュレータ(１)に入力、記憶させるものであ
る。しかし、この方法では、例えば動作経路を変更する
必要が生じた場合に、工程を一旦停止して、オペレータ
によるデータ入力作業を行なわねばならないから、生産
能率の低下を招来する問題がある。
操作によってロボットマニピュレータ(１)を障害物と干
渉しない様に動作させて、そのときの動作データをロボ
ットマニピュレータ(１)に入力、記憶させるものであ
る。しかし、この方法では、例えば動作経路を変更する
必要が生じた場合に、工程を一旦停止して、オペレータ
によるデータ入力作業を行なわねばならないから、生産
能率の低下を招来する問題がある。
【０００４】そこで、従来より、ロボットマニピュレー
タの動作経路を自動生成する種々の方法が提案されてい
る。例えば、“Automatic Planning of Manipulator fo
r Transfer Movement”(IEEE Trans. SMC, Vol.11-10,
pp.681-698, 1981)及び“Motion Planning for Simple
Robot Manipulators”(Prep. of I.S.R.R., pp.231-23
8, 1985)には、ロボットマニピュレータの位置及び姿勢
を一意に規定するパラメータの組によって張られる空間
(コンフィギュレーション空間)を定義し、該空間におい
て、ロボットマニピュレータが障害物と干渉しない自由
空間を表現して、ロボットマニピュレータの動作経路を
決定する方法が提案されている。
タの動作経路を自動生成する種々の方法が提案されてい
る。例えば、“Automatic Planning of Manipulator fo
r Transfer Movement”(IEEE Trans. SMC, Vol.11-10,
pp.681-698, 1981)及び“Motion Planning for Simple
Robot Manipulators”(Prep. of I.S.R.R., pp.231-23
8, 1985)には、ロボットマニピュレータの位置及び姿勢
を一意に規定するパラメータの組によって張られる空間
(コンフィギュレーション空間)を定義し、該空間におい
て、ロボットマニピュレータが障害物と干渉しない自由
空間を表現して、ロボットマニピュレータの動作経路を
決定する方法が提案されている。
【０００５】自由空間内でロボットマニピュレータの動
作経路を決定する方法としては、数１に示す評価関数ｆ
(Ｃ)を定義し、該評価関数が最小となる経路を探索する
方法が知られている(例えば日本ロボット学会誌６巻６
号、第22頁乃至23頁、1988年12月)。
作経路を決定する方法としては、数１に示す評価関数ｆ
(Ｃ)を定義し、該評価関数が最小となる経路を探索する
方法が知られている(例えば日本ロボット学会誌６巻６
号、第22頁乃至23頁、1988年12月)。
【０００６】
【数１】ｆ(Ｃ)＝ｇ(Ｃ)＋ｈ(Ｃ) ここでｇ(Ｃ)は、ロボットマニピュレータの初期位置及
び姿勢から動作途中の位置及び姿勢までの移動距離、ｈ
(Ｃ)は、動作途中の位置及び姿勢から目標位置及び姿勢
までの直線移動距離である。
び姿勢から動作途中の位置及び姿勢までの移動距離、ｈ
(Ｃ)は、動作途中の位置及び姿勢から目標位置及び姿勢
までの直線移動距離である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の評価
関数を用いた経路自動生成においては、評価関数ｈ(Ｃ)
が、目標位置及び姿勢に達するまでの移動距離を出来る
だけ短くする様に作用するから、生成された経路が障害
物の極く近傍に設定される傾向が強く、この結果、ロボ
ットマニピュレータの動作経路が急激に方向転換した
り、局所的に小刻みな進路転向を繰り返すことがあり、
却ってロボットマニピュレータ駆動のための動力が増大
する問題があった。
関数を用いた経路自動生成においては、評価関数ｈ(Ｃ)
が、目標位置及び姿勢に達するまでの移動距離を出来る
だけ短くする様に作用するから、生成された経路が障害
物の極く近傍に設定される傾向が強く、この結果、ロボ
ットマニピュレータの動作経路が急激に方向転換した
り、局所的に小刻みな進路転向を繰り返すことがあり、
却ってロボットマニピュレータ駆動のための動力が増大
する問題があった。
【０００８】本発明の目的は、障害物を回避しつつ、初
期位置及び姿勢から最終位置及び姿勢まで滑らかな曲線
で伸びる動作経路を得ることが出来るロボットマニピュ
レータの制御方法を提供することである。
期位置及び姿勢から最終位置及び姿勢まで滑らかな曲線
で伸びる動作経路を得ることが出来るロボットマニピュ
レータの制御方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】本発明に係るロボットマニ
ピュレータの制御方法は、経路生成に際して、障害物の
周囲に、障害物を複数段階で徐々に拡大した仮想的な複
数の外郭モデルを設定し、動作途中のロボットマニピュ
レータと各外郭モデルとの干渉の有無を判断して、干渉
を生じる外郭モデルの拡大率が大きい程、レベルが低下
するポテンシャル値を含む評価関数に基づき、該評価関
数値が最小となる経路を探索することを特徴とする。
ピュレータの制御方法は、経路生成に際して、障害物の
周囲に、障害物を複数段階で徐々に拡大した仮想的な複
数の外郭モデルを設定し、動作途中のロボットマニピュ
レータと各外郭モデルとの干渉の有無を判断して、干渉
を生じる外郭モデルの拡大率が大きい程、レベルが低下
するポテンシャル値を含む評価関数に基づき、該評価関
数値が最小となる経路を探索することを特徴とする。
【００１０】
【作用】経路探索の際、評価関数中のポテンシャル値
は、ロボットマニピュレータの動作経路を障害物から遠
ざける作用を生じ、これによって多少遠回りとなって
も、各障害物から離れた滑らかな経路が生成される。
は、ロボットマニピュレータの動作経路を障害物から遠
ざける作用を生じ、これによって多少遠回りとなって
も、各障害物から離れた滑らかな経路が生成される。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係るロボットマニピュレータの
制御方法によれば、ロボットマニピュレータが急激な方
向転換や小刻みな進路変更を繰り返すことはないから、
ロボットマニピュレータ駆動のための動力は従来よりも
小さくなる。
制御方法によれば、ロボットマニピュレータが急激な方
向転換や小刻みな進路変更を繰り返すことはないから、
ロボットマニピュレータ駆動のための動力は従来よりも
小さくなる。
【００１２】
【実施例】実施例は本発明を説明するためのものであっ
て、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を
減縮する様に解すべきではない。
て、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を
減縮する様に解すべきではない。
【００１３】図１は本発明を実施すべきロボットマニピ
ュレータ(１)を示し、第１サーボモータ(13)によって水
平面上を回転駆動される第１アーム(11)を具えると共
に、該第１アーム(11)の自由端部には、第２サーボモー
タ(14)によって水平面上を回転駆動される第２アーム(1
2)を具え、該第２アーム(12)の自由端部には、作動部(1
5)が下向きに突設されている。即ち、該ロボットマニピ
ュレータ(１)は、第１アーム(11)の回転軸Ａ1回りの自
由度と第２アーム(12)の回転軸Ａ2回りの自由度を有す
る２自由度マニピュレータである。該ロボットマニピュ
レータ(１)の作動部(15)の可動範囲を図２中にハッチン
グで示す。
ュレータ(１)を示し、第１サーボモータ(13)によって水
平面上を回転駆動される第１アーム(11)を具えると共
に、該第１アーム(11)の自由端部には、第２サーボモー
タ(14)によって水平面上を回転駆動される第２アーム(1
2)を具え、該第２アーム(12)の自由端部には、作動部(1
5)が下向きに突設されている。即ち、該ロボットマニピ
ュレータ(１)は、第１アーム(11)の回転軸Ａ1回りの自
由度と第２アーム(12)の回転軸Ａ2回りの自由度を有す
る２自由度マニピュレータである。該ロボットマニピュ
レータ(１)の作動部(15)の可動範囲を図２中にハッチン
グで示す。
【００１４】図３はロボットマニピュレータを動作させ
るための回路構成を示し、ＶＭＥバス(２)には、ＣＰＵ
(21)が接続されると共に、Ｄ／Ａボード(22)を介して、
前記両モータ(13)(14)を駆動制御するためのドライバ(2
3)(24)が接続されている。又、後述の如く生成された動
作経路等を記憶するためのメモリ(25)が接続される。ロ
ボットマニピュレータの動作経路を自動生成するための
経路自動生成回路(27)は、インターフェース(26)を経て
ＶＭＥバス(２)に接続することが可能である。
るための回路構成を示し、ＶＭＥバス(２)には、ＣＰＵ
(21)が接続されると共に、Ｄ／Ａボード(22)を介して、
前記両モータ(13)(14)を駆動制御するためのドライバ(2
3)(24)が接続されている。又、後述の如く生成された動
作経路等を記憶するためのメモリ(25)が接続される。ロ
ボットマニピュレータの動作経路を自動生成するための
経路自動生成回路(27)は、インターフェース(26)を経て
ＶＭＥバス(２)に接続することが可能である。
【００１５】本実施例では、図８の如く、ロボットマニ
ピュレータ(１)の作動部(15)の可動範囲に、３つの障害
物(３)(４)(５)が存在するモデルを設定し、これらの障
害物を回避するためのロボットマニピュレータ(１)の動
作経路を求めた。
ピュレータ(１)の作動部(15)の可動範囲に、３つの障害
物(３)(４)(５)が存在するモデルを設定し、これらの障
害物を回避するためのロボットマニピュレータ(１)の動
作経路を求めた。
【００１６】図７は、上記２自由度マニピュレータに対
する２次元コンフィギュレーション空間を示している。
縦軸には第１アーム(11)の関節角θ1、横軸には第２ア
ーム(12)の関節角θ2をとり、縦軸及び横軸は夫々７度
刻みに量子化して、コンフィギュレーション空間を多数
のセルに分割している。従って、ロボットマニピュレー
タ(１)の位置及び姿勢は、コンフィギュレーション空間
の一つのセルと一対一に対応することになり、ロボット
マニピュレータ(１)の動作経路の決定は、該コンフィギ
ュレーション空間上の移動経路となる一連のセルを選定
することによって行なわれる。
する２次元コンフィギュレーション空間を示している。
縦軸には第１アーム(11)の関節角θ1、横軸には第２ア
ーム(12)の関節角θ2をとり、縦軸及び横軸は夫々７度
刻みに量子化して、コンフィギュレーション空間を多数
のセルに分割している。従って、ロボットマニピュレー
タ(１)の位置及び姿勢は、コンフィギュレーション空間
の一つのセルと一対一に対応することになり、ロボット
マニピュレータ(１)の動作経路の決定は、該コンフィギ
ュレーション空間上の移動経路となる一連のセルを選定
することによって行なわれる。
【００１７】尚、図７のコンフィギュレーション空間に
は、図中にハッチングで示す如く、コンフィギュレーシ
ョン空間上での障害物の位置及び形状を表現することが
出来る。
は、図中にハッチングで示す如く、コンフィギュレーシ
ョン空間上での障害物の位置及び形状を表現することが
出来る。
【００１８】本発明においては経路生成の際、各障害物
の周囲に、夫々障害物を複数段階で徐々に拡大した仮想
的な複数の外郭モデルを設定する。本実施例では、図４
の如く、各障害物(３)(４)(５)の周囲に夫々、８０ｍｍ
の間隔をおいて５つの外郭モデル(31)〜(35)、(41)〜(4
5)、(51)〜(55)を設定した。
の周囲に、夫々障害物を複数段階で徐々に拡大した仮想
的な複数の外郭モデルを設定する。本実施例では、図４
の如く、各障害物(３)(４)(５)の周囲に夫々、８０ｍｍ
の間隔をおいて５つの外郭モデル(31)〜(35)、(41)〜(4
5)、(51)〜(55)を設定した。
【００１９】そして、各外郭モデルとロボットマニピュ
レータとの干渉の有無によって、干渉を生じる外郭モデ
ルの拡大率が大きい程、レベルが低下するポテンシャル
値を定義した。
レータとの干渉の有無によって、干渉を生じる外郭モデ
ルの拡大率が大きい程、レベルが低下するポテンシャル
値を定義した。
【００２０】即ち、本実施例の場合、障害物本体(３)
(４)(５)と直接に干渉を生じる状態をポテンシャル値
０、障害物本体を８０ｍｍ拡大した第１外郭モデル(31)
(41)(51)とは干渉するが、障害物本体とは干渉しない状
態をポテンシャル値−１、更に８０ｍｍ拡大した第２外
郭モデル(32)(42)(52)とは干渉するが、第１外郭モデル
(31)(41)(51)とは干渉しない状態をポテンシャル値−
２、次の第３外郭モデル(33)(43)(53)とは干渉するが、
第２外郭モデル(32)(42)(52)とは干渉しない状態をポテ
ンシャル値−３、第４外郭モデル(34)(44)(54)とは干渉
するが、第３外郭モデル(33)(43)(53)とは干渉しない状
態をポテンシャル値−４、第５外郭モデル(35)(45)(55)
とは干渉するが、第４外郭モデル(34)(44)(54)とは干渉
しない状態をポテンシャル値−５、そして第５外郭モデ
ル(35)(45)(55)とも干渉しない状態をポテンシャル値−
６と設定する。
(４)(５)と直接に干渉を生じる状態をポテンシャル値
０、障害物本体を８０ｍｍ拡大した第１外郭モデル(31)
(41)(51)とは干渉するが、障害物本体とは干渉しない状
態をポテンシャル値−１、更に８０ｍｍ拡大した第２外
郭モデル(32)(42)(52)とは干渉するが、第１外郭モデル
(31)(41)(51)とは干渉しない状態をポテンシャル値−
２、次の第３外郭モデル(33)(43)(53)とは干渉するが、
第２外郭モデル(32)(42)(52)とは干渉しない状態をポテ
ンシャル値−３、第４外郭モデル(34)(44)(54)とは干渉
するが、第３外郭モデル(33)(43)(53)とは干渉しない状
態をポテンシャル値−４、第５外郭モデル(35)(45)(55)
とは干渉するが、第４外郭モデル(34)(44)(54)とは干渉
しない状態をポテンシャル値−５、そして第５外郭モデ
ル(35)(45)(55)とも干渉しない状態をポテンシャル値−
６と設定する。
【００２１】又、経路探索の際の評価関数ｆ(ｎ)とし
て、次の数２を定義した。
て、次の数２を定義した。
【数２】ｆ(ｎ)＝ｇ(ｎ)＋Ａ・ｈ(ｎ)＋Ｂ・ｐ(ｎ)
【００２２】ここでｇ(ｎ)は、スタートセルから移動途
中のセル(当該セル)までの移動距離、ｈ(ｎ)は、当該セ
ルから目標セルまでの最短移動距離(直線距離)、ｐ(ｎ)
は前記ポテンシャル値である。又、Ａ及びＢは夫々重み
付けのための正値の係数であって、これらの値の比率を
変えることによって、移動距離の短縮を重視した経路探
索を行なうか、障害物との離間度を重視した経路探索を
行なうかを選択することが出来る。
中のセル(当該セル)までの移動距離、ｈ(ｎ)は、当該セ
ルから目標セルまでの最短移動距離(直線距離)、ｐ(ｎ)
は前記ポテンシャル値である。又、Ａ及びＢは夫々重み
付けのための正値の係数であって、これらの値の比率を
変えることによって、移動距離の短縮を重視した経路探
索を行なうか、障害物との離間度を重視した経路探索を
行なうかを選択することが出来る。
【００２３】図５は、第１アームの関節角θ1及び第２
アームの関節角θ2を変数として、前記ポテンシャル値
の分布を示したものである。
アームの関節角θ2を変数として、前記ポテンシャル値
の分布を示したものである。
【００２４】次に前記経路自動生成回路(27)による経路
探索の方法につき、図６に沿って説明する。ここでは、
経路探索の具体的手法としては、周知の双方向グラフ探
索を用いる。尚、経路探索の具体的方法は、グラフ探索
の他、種々の手法が採用出来る。図６の如く先ずステッ
プ(６)にて、スタートセルを経路探索のための候補リス
トに入れる。次にステップ(61)にて、候補リスト中に目
標セルに達したセルが存在するか否かを判断する。ＮＯ
の場合は、ステップ(62)にて、候補リストの中から最も
評価関数値の小さい候補セルを選定する。この際、選定
されたセルは候補リストから除外する。
探索の方法につき、図６に沿って説明する。ここでは、
経路探索の具体的手法としては、周知の双方向グラフ探
索を用いる。尚、経路探索の具体的方法は、グラフ探索
の他、種々の手法が採用出来る。図６の如く先ずステッ
プ(６)にて、スタートセルを経路探索のための候補リス
トに入れる。次にステップ(61)にて、候補リスト中に目
標セルに達したセルが存在するか否かを判断する。ＮＯ
の場合は、ステップ(62)にて、候補リストの中から最も
評価関数値の小さい候補セルを選定する。この際、選定
されたセルは候補リストから除外する。
【００２５】次にステップ(63)にて、選定されたセル
(当該セル)を展開し、展開されたセル、即ち当該セルに
隣接する４つのセルの内、既に展開済みのセルを除くセ
ルにつき、障害物との干渉チェックを行なう。尚、この
際、前記障害物の各外郭モデルとの干渉チェックをも同
時に行ない、各セルについてのポテンシャル値を計算し
ておく。尚、干渉チェックは、例えば市販のロボットシ
ミュレータ“CimStation”(米国SILMA社)を用いて容易
に行なうことが出来る。
(当該セル)を展開し、展開されたセル、即ち当該セルに
隣接する４つのセルの内、既に展開済みのセルを除くセ
ルにつき、障害物との干渉チェックを行なう。尚、この
際、前記障害物の各外郭モデルとの干渉チェックをも同
時に行ない、各セルについてのポテンシャル値を計算し
ておく。尚、干渉チェックは、例えば市販のロボットシ
ミュレータ“CimStation”(米国SILMA社)を用いて容易
に行なうことが出来る。
【００２６】次にステップ(64)にて、前記展開されたセ
ルの内、障害物との干渉を生じないセルについて、展開
元のセルの座標を記憶すると共に、前記ステップ(63)に
て得たポテンシャル値を利用して評価関数値を算出す
る。そして、これらのセルを候補リストに加え、ステッ
プ(61)へ戻る。
ルの内、障害物との干渉を生じないセルについて、展開
元のセルの座標を記憶すると共に、前記ステップ(63)に
て得たポテンシャル値を利用して評価関数値を算出す
る。そして、これらのセルを候補リストに加え、ステッ
プ(61)へ戻る。
【００２７】ステップ(61)にてＹＥＳと判断されたとき
は、ステップ(65)へ移り、目標に達したセルから展開元
のセルを逆にたどって経路を決定する。尚、決定された
経路は７度おきの離散データからなるため、得られたデ
ータに例えばスプライン補間を施して、滑らかな連続曲
線の経路を生成する。該経路を表わすデータは、図３に
示す経路自動生成回路(27)からメモリ(25)へ送られ、そ
の後のＣＰＵ(21)によるロボットマニピュレータの動作
制御、即ち第１モータ(13)及び第２モータ(14)の回転制
御に供される。
は、ステップ(65)へ移り、目標に達したセルから展開元
のセルを逆にたどって経路を決定する。尚、決定された
経路は７度おきの離散データからなるため、得られたデ
ータに例えばスプライン補間を施して、滑らかな連続曲
線の経路を生成する。該経路を表わすデータは、図３に
示す経路自動生成回路(27)からメモリ(25)へ送られ、そ
の後のＣＰＵ(21)によるロボットマニピュレータの動作
制御、即ち第１モータ(13)及び第２モータ(14)の回転制
御に供される。
【００２８】図７中の実線は、上記手続きによって生成
された経路をコンフィギュレーション空間上で示すもの
であり、実際のロボットマニピュレータの作業空間にお
ける作動部(15)の移動経路を図８中に実線で示す。尚、
図７及び図８中の破線は、上記数１で表わされる従来の
評価関数に基づいて生成した動作経路及び移動経路を示
すものである。従来の方法では、動作経路が障害物の極
く近傍に設定され、急激な方向転換や小刻みな進路変更
が行なわれているのがわかる。
された経路をコンフィギュレーション空間上で示すもの
であり、実際のロボットマニピュレータの作業空間にお
ける作動部(15)の移動経路を図８中に実線で示す。尚、
図７及び図８中の破線は、上記数１で表わされる従来の
評価関数に基づいて生成した動作経路及び移動経路を示
すものである。従来の方法では、動作経路が障害物の極
く近傍に設定され、急激な方向転換や小刻みな進路変更
が行なわれているのがわかる。
【００２９】これに対し、本発明に係るロボットマニピ
ュレータの制御方法によれば、図７及び図８から明らか
な様に、従来の如き急激な進路転換や小刻みな進路変更
はなく、障害物の間を通過する滑らかな軌道が得られ
る。
ュレータの制御方法によれば、図７及び図８から明らか
な様に、従来の如き急激な進路転換や小刻みな進路変更
はなく、障害物の間を通過する滑らかな軌道が得られ
る。
【００３０】図９(ａ)は、上記の如く得られた動作経路
に基づき、実際にロボットマニピュレータ(１)を動作さ
せた際の第１及び第２モータ(13)(14)の発生トルク(両
モータの合計値)の変動を示している。これに対し、図
９(ｂ)は、従来の方法による動作経路の場合の発生トル
クの変動を示している。これらの図から明らかな様に、
本発明によって、モータ発生トルクのピーク値を従来の
場合の略０.５５倍に抑制することが出来た。
に基づき、実際にロボットマニピュレータ(１)を動作さ
せた際の第１及び第２モータ(13)(14)の発生トルク(両
モータの合計値)の変動を示している。これに対し、図
９(ｂ)は、従来の方法による動作経路の場合の発生トル
クの変動を示している。これらの図から明らかな様に、
本発明によって、モータ発生トルクのピーク値を従来の
場合の略０.５５倍に抑制することが出来た。
【００３１】上述の如く本発明に係るロボットマニピュ
レータの制御方法によれば、動作経路が多少遠回りには
なるが、ロボットマニピュレータが急激な方向転換や小
刻みな進路変更を繰り返すことはなく、スムーズな動作
が実現出来る。又、ロボットマニピュレータ(１)の動作
経路は、ロボット自体に設けた経路自動生成回路によっ
て自動生成され、或いはマニピュレータ自体の動作とは
切り離して別個に設けた経路自動生成回路によって自動
生成されるから、例えば動作経路を変更する必要が生じ
た場合にも、その都度、工程を停止する必要はない。
レータの制御方法によれば、動作経路が多少遠回りには
なるが、ロボットマニピュレータが急激な方向転換や小
刻みな進路変更を繰り返すことはなく、スムーズな動作
が実現出来る。又、ロボットマニピュレータ(１)の動作
経路は、ロボット自体に設けた経路自動生成回路によっ
て自動生成され、或いはマニピュレータ自体の動作とは
切り離して別個に設けた経路自動生成回路によって自動
生成されるから、例えば動作経路を変更する必要が生じ
た場合にも、その都度、工程を停止する必要はない。
【００３２】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例え
ば、本発明は、３以上の自由度を有する多関節ロボット
マニピュレータにも同様に実施できるのは勿論である。
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例え
ば、本発明は、３以上の自由度を有する多関節ロボット
マニピュレータにも同様に実施できるのは勿論である。
【００３３】又、上記実施例は、ロボットが一定位置に
固定され、障害物の位置及び形状が予め判明している作
業環境について述べたが、ロボット自体に移動機能と障
害物認識機能を具えれば、本発明は、障害物を回避しつ
つ移動するロボットに実施することも可能である。
固定され、障害物の位置及び形状が予め判明している作
業環境について述べたが、ロボット自体に移動機能と障
害物認識機能を具えれば、本発明は、障害物を回避しつ
つ移動するロボットに実施することも可能である。
【図１】本発明を実施したロボットマニピュレータの外
観を示す斜視図である。
観を示す斜視図である。
【図２】ロボットマニピュレータの可動範囲を示す平面
図である。
図である。
【図３】ロボットマニピュレータの電気的構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】各障害物の周囲に設定した外郭モデルを説明す
る斜視図である。
る斜視図である。
【図５】ポテンシャル値の分布を３次元的に示すグラフ
である。
である。
【図６】ロボットマニピュレータの経路生成手続きを示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図７】２次元コンフィギュレーション空間を示す図で
ある。
ある。
【図８】ロボットマニピュレータの実際の移動経路を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図９】ロボットマニピュレータの動作に伴うモータ発
生トルクの変動を示すグラフである。
生トルクの変動を示すグラフである。
(１) ロボットマニピュレータ (11) 第１アーム (12) 第２アーム (３) 障害物 (31) 第１外郭モデル (32) 第２外郭モデル (33) 第３外郭モデル (34) 第４外郭モデル (35) 第５外郭モデル
Claims (1)
- 【請求項１】 ロボットマニピュレータの作業環境中に
存在する障害物を回避してロボットマニピュレータを初
期の位置及び姿勢から目標の位置及び姿勢まで動作させ
るための経路を自動生成し、これによって得られた経路
に基づいてロボットマニピュレータを動作させるロボッ
トマニピュレータの制御方法において、前記経路の自動
生成に際して、障害物の周囲に、障害物を複数段階で徐
々に拡大した仮想的な複数の外郭モデルを設定し、動作
途中のロボットマニピュレータと各外郭モデルとの干渉
の有無を判断して、干渉を生じる外郭モデルの拡大率が
大きい程、レベルが低下するポテンシャル値を含む評価
関数に基づき、該評価関数値が最小となる経路を探索す
ることを特徴とするロボットマニピュレータの制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15287591A JPH05228860A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | ロボットマニピュレータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15287591A JPH05228860A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | ロボットマニピュレータの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05228860A true JPH05228860A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=15550031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15287591A Withdrawn JPH05228860A (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | ロボットマニピュレータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05228860A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1097316A (ja) * | 1996-08-06 | 1998-04-14 | Trw Inc | 多数の移動物体を伴うシステムの移動計画及び制御方法 |
| US5821666A (en) * | 1995-09-22 | 1998-10-13 | Nippondenso Co., Ltd. | United control system comprising a plurality of control units independently controllable |
| JP2003280710A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-02 | Japan Atom Energy Res Inst | ロボットハンドの作業軌道の生成と制御方法 |
| JP2009056554A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Fujitsu Ltd | 移動経路生成方法、移動経路生成装置、移動経路生成プログラム、ロボットアーム制御装置、およびロボットアーム制御プログラム |
| JP2012056064A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Sugino Machine Ltd | 経路生成装置および経路生成方法 |
| JP6644191B1 (ja) * | 2018-12-26 | 2020-02-12 | 三菱電機株式会社 | ロボット制御装置、ロボット制御学習装置、及びロボット制御方法 |
| JP2020069573A (ja) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | ファナック株式会社 | 自動プログラム修正装置、方法および自動経路生成装置 |
| WO2024084560A1 (ja) * | 2022-10-18 | 2024-04-25 | ファナック株式会社 | 調整装置 |
-
1991
- 1991-06-25 JP JP15287591A patent/JPH05228860A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
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| US11579587B2 (en) | 2018-10-31 | 2023-02-14 | Fanuc Corporation | Automatic program-correction device, automatic program-correction method, and automatic path-generation device |
| JP6644191B1 (ja) * | 2018-12-26 | 2020-02-12 | 三菱電機株式会社 | ロボット制御装置、ロボット制御学習装置、及びロボット制御方法 |
| WO2020136769A1 (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | 三菱電機株式会社 | ロボット制御装置、ロボット制御学習装置、及びロボット制御方法 |
| WO2024084560A1 (ja) * | 2022-10-18 | 2024-04-25 | ファナック株式会社 | 調整装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |