JPH0774970B2 - Robot work planning device - Google Patents

Robot work planning device

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JPH0774970B2
JPH0774970B2 JP29502890A JP29502890A JPH0774970B2 JP H0774970 B2 JPH0774970 B2 JP H0774970B2 JP 29502890 A JP29502890 A JP 29502890A JP 29502890 A JP29502890 A JP 29502890A JP H0774970 B2 JPH0774970 B2 JP H0774970B2
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JP
Japan
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grasping
posture
state
space
cone
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肇 寺崎
裕信 高橋
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は対象物体の把握、移動等の作業計画を行うロボ
ットの作業計画装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a work planning apparatus for a robot that carries out work planning such as grasping and moving a target object.

[従来の技術] 従来より、対象物体の初期状態と組立後等の目標状態か
ら、この対象物体の把握、移動、載置(ピックアンドプ
レース)を行うロボットの行動計画を自動的に決定する
ロボットの作業計画装置が知られている。
[Prior Art] Conventionally, a robot that automatically determines an action plan of a robot for grasping, moving, and placing (pick and place) the target object based on an initial state of the target object and a target state after assembly. Work planning devices are known.

ここで、ロボットの作業計画の1つとして対象物体の把
握計画がある。この把握計画において、把握姿勢へのア
プローチや把握後における動作のし易さを考慮すると、
周囲の障害物からできるだけ離れた広い空間の存在する
方向から対象物を把握するのが良いと考えられる。
Here, one of the robot work plans is a target object grasp plan. In this grasping plan, considering the approach to grasping posture and the ease of movement after grasping,
It is considered good to grasp the object from the direction in which there is a wide space as far as possible from the surrounding obstacles.

そこで、本発明者等は、把握位置近傍の空間記述を利用
し、ピックアンドプレース作業において、ピック時及び
プレース時共に広い空間の方向から対象物体を掴むこと
ができる把握計画法について提案した(第5回日本ロボ
ット学会学術講演会 昭和62年11月)。
Therefore, the present inventors have proposed a grasp planning method capable of grasping a target object from a wide space direction both during picking and placing during pick-and-place work by using a space description near the grasping position (No. 5th Annual Conference of the Robotics Society of Japan (November 1987).

この例においては、対象物体の初期状態と目標状態にお
ける対象物体近傍の空間記述を行う。この空間記述は、
対象物体の近傍空間を把握位置を中心とする三角錐(空
間錐)に分割し、周囲の物体と全ての空間錐との干渉を
調べることにより行う。すなわち、空間錐の頂点(把握
位置)から周囲の物体と最初に交わるまでの部分の長さ
がロボットの把握部(ハンド)が存在できかつ接近動作
が行える距離以上のもの、すなわち開放空間錐を求め
る。
In this example, a spatial description near the target object in the initial state and the target state of the target object is performed. This spatial description is
The space near the target object is divided into triangular pyramids (space cones) centered on the grasp position, and the interference between the surrounding objects and all the space cones is examined. That is, the length of the part from the vertex of the space cone (grasping position) to the first intersection with the surrounding object is more than the distance at which the robot's grasping part (hand) can exist and the approaching motion, that is, the open space cone. Ask.

次に、この開放空間錐を初期状態及び目標状態の両方に
おいて求め、両者に共通する空間錐、すなわち共通開放
空間錐を求める。そして、共通開放空間錐の分布状況を
調べるため、全ての共通開放空間錐について距離変換を
行う。この距離変換は、各共通開放空間錐に対して共通
開放空間錐とならなかった空間錐からの最短距離を求め
ることにより行い、この距離変換値が大きい開放空間錐
の方向が物体の占有しない空間の広さが広いことを示し
ている。
Next, this open space cone is obtained in both the initial state and the target state, and the space cone common to both is obtained, that is, the common open space cone. Then, in order to investigate the distribution of the common open space cones, distance conversion is performed for all common open space cones. This distance conversion is performed by finding the shortest distance from the space cone that did not become the common open space cone for each common open space cone, and the direction of the open space cone with the large distance conversion value is the space not occupied by the object. Indicates that the area is wide.

そこで、平行2指による物体の安定把握を考慮して物体
中の平行な2面の中央にできる把握中央面と共通開放空
間錐が交わるものの中で距離変換値が大きなものを選択
することにより、把握姿勢を決定している。
Therefore, in consideration of stable grasping of an object with two parallel fingers, by selecting one with a large distance conversion value among the intersections of the grasping center plane formed in the center of two parallel planes in the object and the common open space cone, The attitude to grasp is determined.

上述の従来例によれば、周囲障害物からできるだけ離れ
た広い空間の存在する方向から対象物を把握することが
でき、最も問題発生の少ないピックアンドプレース作業
の作業計画を決定することができる。
According to the above-mentioned conventional example, the target object can be grasped from the direction in which a wide space as far away as possible from the surrounding obstacle exists, and the work plan of the pick-and-place work with the fewest problems can be determined.

[発明が解決しようとする課題] しかし、従来の作業計画の決定方法においては、対象物
の把握姿勢を選択する際に、対象物体とロボットのハン
ドとの関係を把握中央面のみしか考慮していない。そこ
で、上述のような把握姿勢を決定した後、ロボットのハ
ンドと対象物体の載置位置、形状を考慮して実際に把握
が可能かどうかの判定をしていた。このため、対象物と
ハンドとの干渉を避ける方法がトライアンドエラーとな
り、計画の決定が非効率的になってしまうという問題点
があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional work plan determination method, when selecting the grasping posture of the object, the relation between the object and the hand of the robot is grasped only in the central plane. Absent. Therefore, after determining the grasping posture as described above, it is determined whether or not the grasping posture can be actually grasped in consideration of the placement positions and shapes of the robot hand and the target object. Therefore, there is a problem that the method of avoiding the interference between the object and the hand becomes a trial and error, which makes the decision of the plan inefficient.

また、作業計画の中には、初期状態から目標状態に直接
移行することができず対象物体の一旦載置し、持ち替え
てから目標状態に移行しなければならない場合もある。
従来の方法では、この場合に対象物体の状態の全ての組
み合せで共通開放空間錐を作成しなければならず、効率
が悪いという問題点があった。
In addition, in some work plans, the target state cannot be directly transferred to the target state, and the target object must be placed once, and the holding state must be changed before moving to the target state.
In the conventional method, in this case, a common open space cone has to be created for all combinations of the states of the target object, and there is a problem that the efficiency is low.

本発明は上記問題点を解決することを課題としてなされ
たものであり、実際把握が可能な把握姿勢を効率的に選
択できるロボットの作業計画装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a robot work planning apparatus that can efficiently select a grasping posture that can be actually grasped.

[課題を解決するための手段] 本発明に係るロボットの作業計画装置は、対象物の形状
とロボットの対象物把握部の形状及び移動方向とに基づ
いて対象物の所定の把握位置についてその位置で対象物
を把握できる姿勢である把握姿勢候補を算出する把握姿
勢候補算出手段と、対象物の近傍空間を把握位置を頂点
とする所定の大きさの空間錐に分割するとともにこの空
間錐の中から周囲物体との干渉がない開放空間錐を選択
する開放空間錐選択手段と、得られた開放空間錐のそれ
ぞれについて周囲物体からの距離を求める距離変換手段
と、距離変換手段で得られた各開放空間錐における距離
と把握姿勢候補算出手段によって得られた把握姿勢候補
の両方に基づいて把握姿勢を決定する把握姿勢決定手段
と、を有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problem] A work planning apparatus for a robot according to the present invention provides a position for a predetermined grasping position of an object based on the shape of the object and the shape and moving direction of an object grasping part of the robot. Grasping posture candidate calculation means for calculating grasping posture candidates that are postures capable of grasping an object, and dividing the space near the object into space cones of a predetermined size with the grasping position as a vertex and From the open space cone selection means that selects an open space cone that does not interfere with surrounding objects, distance conversion means that obtains the distance from the surrounding object for each of the obtained open space cones, and each obtained by the distance conversion means. And a grasping posture determining means for determining a grasping posture based on both the distance in the open space cone and the grasping posture candidate obtained by the grasping posture candidate calculating means.

[作用] 本発明に係るロボットの作業計画装置は、上述のような
構成を有しており、把握姿勢候補を予め求めている。そ
して、開放空間錐の中から把握姿勢候補に合致するもの
のみを選択する。このため、選択された空間錐は、必ず
把握可能なものとなり、効率的な把握方向の選択を行う
ことができる。また、2つの状態の開放空間錐から共通
開放空間錐を求めることなしに、把握姿勢候補に合致す
る開放空間錐のみからピックアンドプレース把握姿勢を
決定するため、ピックアンドプレース作業計画を効率的
に行うことが可能となる。
[Operation] The robot work planning apparatus according to the present invention has the above-described configuration and obtains grasping posture candidates in advance. Then, only those that match the grasping posture candidate are selected from the open space cones. Therefore, the selected space cone can always be grasped, and the grasping direction can be efficiently selected. In addition, the pick and place grasping posture is determined only from the open space cones that match the grasping posture candidate without obtaining the common open space cone from the two open space cones. It becomes possible to do.

[実施例] 以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明す
る。
[Examples] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明に係る作業計画装置の全体構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a work planning device according to the present invention.

対象物体の形状、初期状態及び目標状態の位置、姿勢、
周囲障害物の状態等の条件が、環境の三次元モデル1に
記載されている。そして、この環境の三次元モデル1の
データを利用し、各種の演算を行い作業計画を作成する
わけであるが、本実施例においては対象物体の形状より
把握可能な姿勢を求める把握姿勢候補算出手段2、対象
物体をテーブル上に安定に載置可能な状態を求める安定
姿勢算出手段3、対象物体の回転対称性を算出する回転
対称性算出手段4、把握位置近傍の測地ドームを作成す
る把握位置近傍空間記述作成手段5、及びこの測地ドー
ムより距離変換等の解析を行う把握位置近傍空間記述解
析手段6、持ち替えが必要な場合に持ち替え場所をテー
ブル上の広い空間に決定する持ち替え場所決定手段7を
有している。
Shape of target object, position and orientation of initial state and target state,
Conditions such as the state of surrounding obstacles are described in the three-dimensional model 1 of the environment. Then, using the data of the three-dimensional model 1 of this environment, various calculations are performed to create a work plan. In this embodiment, a grasping posture candidate calculation for obtaining a posture that can be grasped from the shape of the target object is calculated. Means 2, stable posture calculating means 3 for obtaining a state in which the target object can be stably placed on the table, rotational symmetry calculating means 4 for calculating the rotational symmetry of the target object, grasping for creating a geodesic dome near the grasping position Near-position space description creating means 5, grasping position near-space description analysis means 6 for analyzing distance conversion and the like from this geodesic dome, change-over place determining means for deciding a change-over place to a wide space on the table when a change-over is required Have 7.

そして、これらの解析によって得られたデータが環境の
三次元モデル1にフィードバックされ、これによって作
業計画のためのデータが作成される。
Then, the data obtained by these analyzes is fed back to the three-dimensional model 1 of the environment, whereby data for work planning is created.

環境三次元モデル1には、作業計画作成手段8が接続さ
れており、この作業計画作成手段8によって、初期状態
から目標状態への作業計画を作成する。
A work plan creation means 8 is connected to the environmental three-dimensional model 1, and the work plan creation means 8 creates a work plan from the initial state to the target state.

また、この作業計画作成手段8は、その内部に状態遷移
判別手段9を有しており、この状態遷移判別手段9が個
々の状態毎の遷移についての判別を行う。
Further, the work plan creating means 8 has a state transition determining means 9 therein, and the state transition determining means 9 determines the transition for each individual state.

ここで、第2図に本実施例に係るロボットの作業計画装
置の動作の全体フローチャートを示す。
Here, FIG. 2 shows an overall flow chart of the operation of the robot work planning apparatus according to the present embodiment.

このように、まず初期状態、目標状態、周辺環境等のデ
ータから環境の3次元モデル1を作成する(S1)。次
に、この3次元モデル1中の対象物体の形状から把握候
補姿勢算出手段2による把握候補姿勢算出(S2)、安定
姿勢算出手段3による安定姿勢算出(S3)、回転対称性
算出手段4による回転対称性算出(S4)を行い、この結
果を3次元モデル1に記述する。
In this way, first, the three-dimensional model 1 of the environment is created from the data of the initial state, the target state, the surrounding environment, etc. (S1). Next, from the shape of the target object in the three-dimensional model 1, the grasping candidate posture calculating means 2 calculates a grasping candidate posture (S2), the stable posture calculating means 3 calculates a stable posture (S3), and the rotational symmetry calculating means 4 calculates. The rotational symmetry calculation (S4) is performed, and the result is described in the three-dimensional model 1.

次に、作業計画作成手段8が3次元モデル1のデータを
利用して作業計画を作成する(S5)が、このとき、状態
遷移判別手段9が把握位置近傍空間記述作成手段5を起
動し、判別のためのデータを3次元モデル1に記述す
る。そして、状態遷移を判別しながら初期状態から目標
状態に至る作業計画の解を探索によって求める(S8)。
また、作業計画において持ち替えが必要な場合には、持
ち替え場所決定手段7により持ち替え位置を決定する
(S6)。
Next, the work plan creation means 8 creates a work plan using the data of the three-dimensional model 1 (S5). At this time, the state transition determination means 9 activates the grasped position neighborhood space description creation means 5, Data for discrimination is described in the three-dimensional model 1. Then, while determining the state transition, the solution of the work plan from the initial state to the target state is obtained by searching (S8).
If the work plan requires a change of holding pattern, the holding position determining means 7 determines the holding position (S6).

以下に、各ステップの内容について、順に説明する。The contents of each step will be described below in order.

把握姿勢候補算出 把握姿勢候補算出手段2における動作について、第3図
に基づいて説明する。例えば、第3図(A)に示すよう
なL字形の物体の把握姿勢候補について考える。
Calculation of grasping posture candidate The operation of the grasping posture candidate calculating means 2 will be described with reference to FIG. For example, consider a grasping posture candidate for an L-shaped object as shown in FIG.

まず、把握位置を決定するが、把握位置はいくつでも設
定することができるため、物体の周囲辺よりの距離や、
把握位置同士の間隔を所定値に予め設定することにより
決定する。この例においては第3図(A)に示すように
4点(図において×印によって示す)が決定されてい
る。
First, the grasp position is decided, but since the grasp position can be set as many as necessary, the distance from the peripheral side of the object,
It is determined by presetting the interval between the grasping positions to a predetermined value. In this example, as shown in FIG. 3 (A), four points (indicated by X marks in the figure) are determined.

次に、この把握位置を中心としてロボットのハンドによ
る把握が可能な方向を直線によって表現する。すなわ
ち、上述の4つの把握位置に対し、第3図(B)〜
(E)の把握姿勢候補が算出されることとなる。この例
では、把握姿勢の候補は、全部で138個となっている。
Next, a direction that can be grasped by the robot hand is represented by a straight line centering on this grasping position. That is, with respect to the above-mentioned four grasping positions, FIG.
The grasping posture candidate of (E) is calculated. In this example, there are a total of 138 grasping posture candidates.

なお、直線同士の間隔は予め定めた間隔としている。こ
のように、把握姿勢候補をハンドの形状、対象物体の形
状などから求めることができる。
The distance between the straight lines is a predetermined distance. In this way, the grasping posture candidate can be obtained from the shape of the hand, the shape of the target object, and the like.

安定姿勢算出 対象物体の持ち替えを行う場合には、対象物を水平なテ
ーブル上に一旦置かなければならない。そこで、この持
ち替えのために安定に置くことのできる安定姿勢を安定
姿勢算出手段3によって求める。
Stable posture calculation When the target object is changed, the target object must first be placed on a horizontal table. Therefore, the stable posture calculating means 3 obtains a stable posture that can be stably placed for this holding change.

まず、凹部を生じることなく対象物体を包む凸包を考
え、この凸包の各面に物体の中心から下した垂線を考え
る。そして、この垂線の足が凸包の面内にあれば、その
面とテーブル面が接した状態で安定に置くことができ
る。例えば、第3図に示しL字形の物体であれば、第4
図(A)〜(F)に示したような6つの安定姿勢が求め
られる。そして、これら求められた安定姿勢に通し番号
を付与する。
First, consider a convex hull that encloses a target object without forming a concave part, and consider the perpendiculars from the center of the object on each surface of this convex hull. And if the foot of this perpendicular is in the surface of the convex hull, it can be placed stably with the surface and the table surface in contact with each other. For example, if it is an L-shaped object shown in FIG.
Six stable postures as shown in FIGS. (A) to (F) are required. Then, serial numbers are assigned to the obtained stable postures.

回転対称性算出 ここで、対称物体が、回転対称形状を持つ場合、この回
転対称性は認識していないモデルでは、同一の把握姿勢
であっても別のものとして扱ってしまう。
Calculation of rotational symmetry Here, when a symmetric object has a rotationally symmetric shape, a model that does not recognize this rotational symmetry treats the same grasping posture as a different one.

すなわち、対象物体を認識する場合、通常X,Y,Zの3次
元座標で認識する。そこで、第5図(A)〜(C)の3
つの状態において、矢印で示した軸を特定の軸(例えば
X軸)とすれば、この3つの状態は全て異なったものと
して認識されることになる。
That is, when the target object is recognized, it is usually recognized by three-dimensional coordinates of X, Y, and Z. Therefore, 3 in FIGS. 5 (A) to 5 (C)
In the three states, if the axis indicated by the arrow is a specific axis (for example, the X axis), all three states will be recognized as different.

このように、対象物体の対称性を考慮しない場合には、
認識システムの物体座標軸の取り方によって、同一の状
態であっても異なる状態として認識されてしまう。この
ため、第6図(A)〜(C)に示すように、実質的には
同一の把握姿勢であっても、異なるものとして認識され
る。従って、ピック時の座標軸の取り方とプレース時の
座標軸の取り方によって、実質的には可能な把握計画が
不可能なものと判断されてしまう場合がある。
Thus, when not considering the symmetry of the target object,
Depending on how the object coordinate axes of the recognition system are taken, even the same state is recognized as a different state. Therefore, as shown in FIGS. 6A to 6C, even if the grasping postures are substantially the same, they are recognized as different. Therefore, depending on how the coordinate axes are picked and picked up, it may be determined that a practical grasping plan is impossible.

また、第5図(A),(B),(C)の様に実質的に同
一の安定姿勢を異なるものとして認識しているため、安
定姿勢の数が多くなり作業計画における経路の数が多く
なり不要な探索を行うことになってしまう。
Further, since the substantially same stable postures are recognized as different ones as shown in FIGS. 5 (A), (B) and (C), the number of stable postures increases and the number of routes in the work plan increases. There will be many and unnecessary searches will be performed.

本実施例においては、物体の回転対称性を導き出し、把
握姿勢間にその関係を記述する。そして、この記述によ
り各把握姿勢間の同一性を判断するため、回転対称性の
ある対称物体の持ち替え計画も可能になる。また、安定
姿勢の回転対称性による同一性を判断するため、無駄な
探索を省略することができる。
In this embodiment, the rotational symmetry of the object is derived and the relationship between the grasping postures is described. Then, since the identity between the grasping postures is judged by this description, it is also possible to carry out a plan of re-holding a symmetrical object having rotational symmetry. Further, since the identity based on the rotational symmetry of the stable posture is determined, useless search can be omitted.

回転対称性算出アルゴリズム この回転対称性の記述についての具体的なアルゴリズム
を次に示す。
Rotational symmetry calculation algorithm A specific algorithm for describing the rotational symmetry is shown below.

(1)対象物体のある1つの面について、対象物体の重
心を中心として回転する変換を行い、対象物体の面(自
分自身である面も含む)に重なるような変換を求める。
(1) For one surface of the target object, a conversion that rotates about the center of gravity of the target object is performed, and a conversion that overlaps the surface of the target object (including the surface that is itself) is obtained.

すなわち、初期チェックとして、次の4点のチェックを
行う。
That is, the following four points are checked as an initial check.

(a)面積が同じ。(A) The area is the same.

(b)周囲長が同じ。(B) The perimeter is the same.

(c)対象物体の重心から面の重心までの距離が同じ。(C) The distance from the center of gravity of the target object to the center of gravity of the surface is the same.

(d)対象物の重心から面の重心に向うベクトルと面の
法線ベクトルがなす角が同じ。
(D) The angle formed by the vector from the center of gravity of the object to the center of gravity of the surface and the normal vector of the surface is the same.

そして、この(a)〜(c)を満足するものについて、
次のようにして面が重なる変換を求める。
And about the thing which satisfy | fills these (a)-(c),
The conversion of overlapping surfaces is obtained as follows.

対象物の重心から面の重心に向うベクトルと面の法線ベ
クトルが成す角が0゜以外の場合には、対象物の重心の
中心とした回転変換で面が重なる可能性がある変換は一
意にただ1つだけである。そこで、この回転変換によっ
て重なる面を求め、対称変換を求める。
If the angle between the vector from the center of gravity of the object to the center of gravity of the surface and the normal vector of the surface is other than 0 °, there is a possibility that the surfaces may overlap due to the rotation conversion centered on the center of gravity of the object. There is only one. Therefore, the surface to be overlapped is obtained by this rotation transformation, and the symmetric transformation is obtained.

一方、対象物の重心から面の重心に向かうベクトルと面
の法線ベクトルがなす角が0゜の場合には、対象物の重
心から面の重心に向うベクトルを軸とした回転の自由度
が残る。このため、面のエッジの長さと角度により面が
重なるかどうかを調べこの軸を中心とした回転による重
なる変換を求める。
On the other hand, when the angle formed by the vector from the center of gravity of the object to the center of gravity of the surface and the normal vector of the surface is 0 °, the degree of freedom of rotation around the vector from the center of gravity of the object to the center of gravity of the surface is set. Remain. For this reason, whether or not the surfaces overlap with each other is determined by the length and angle of the edges of the surfaces, and the overlap conversion by the rotation about this axis is obtained.

(2)(1)で求めた変換が実際に対称変換かどうかを
調べる。すなわち、対象物の全ての頂点にその変換を施
し、それらが全て変換前の対象物の頂点に重なるかを調
べ、対称変換かどうかのチェックを行う。そして、重な
った変換のリストを返す。
(2) Check whether the transformation obtained in (1) is actually a symmetric transformation. That is, the transformation is applied to all the vertices of the object, it is checked whether they all overlap the vertices of the object before the transformation, and it is checked whether or not the transformation is symmetric. Then it returns a list of overlapping transformations.

(3)(2)で求めたリストの中で重複する変換を削除
する。
(3) Delete duplicate conversions in the list obtained in (2).

このようにして、回転対称性による同一性を持つ姿勢に
ついて記述することができる。
In this way, it is possible to describe postures that have the same rotational symmetry.

従って、各状態間の判定において、これらを同一のもの
として取り扱うことができ、把握計画を適正なものとす
ることができる。
Therefore, in the determination between the states, these can be treated as the same, and the grasping plan can be made appropriate.

把握位置近傍空間記述作成 作業環境下において、広い空間から対象物体を把握する
姿勢を決定するために、対象物体近傍の空間記述を把握
位置近傍空間記述作成手段5により作成するとともに、
作成された空間記述について把握位置近傍空間記述解析
手段6によって解析し、これを環境の3次元モデル1に
記述する。まず、把握位置を頂点とする三角錐(空間
錐)に空間を分割した測地ドームを作成する。この測地
ドームは、第7図に示すように、レベルによってその空
間錐の数が相違し、レベル0で20面、レベル1で80面、
レベル2で320面、レベル3で1280面となっている。
Creation of space description near grasping position In order to determine the posture of grasping the target object from a wide space in the working environment, a space description near the target object is created by the grasping position near space description creating means 5, and
The created spatial description is analyzed by the grasp position proximity spatial description analysis means 6 and is described in the three-dimensional model 1 of the environment. First, a geodesic dome is created by dividing the space into triangular pyramids (space cones) with the grasping position as the apex. As shown in FIG. 7, this geodetic dome has different numbers of space cones depending on the level, and 20 levels at level 0 and 80 levels at level 1,
There are 320 faces in level 2 and 1280 faces in level 3.

そして、このようにして作成された測地ドームについ
て、空間錐の頂点(把握位置)から周囲物体との干渉す
るまでの距離が一定以上の空間錐(開放空間錐)を求め
る。すなわち、1つの把握位置に対し作成された測地ド
ームについて周囲の物体の干渉しないものだけを選択す
る。第3図(A)に示した状態についてこの処理を行う
と、第8図(A)のような空間錐が開放空間錐として選
択される。
Then, with respect to the geodesic dome created in this way, a space cone (open space cone) whose distance from the apex (grasping position) of the space cone to the interference with the surrounding object is not less than a certain value is obtained. That is, only the geodesic domes created for one grasped position are selected so as not to interfere with surrounding objects. When this process is performed for the state shown in FIG. 3 (A), the space cone as shown in FIG. 8 (A) is selected as the open space cone.

次に、測地ドームの表面において、各開放空間錐につい
て距離変換を行い、開放空間錐の分布状況を調べる。す
なわち、上述の第8図(A)に示された開放空間錐につ
いて非開放空間錐(第8図(A)にない空間錐)に隣接
する周辺の空間錐を距離1とする。そして、この距離1
の空間錐に隣接する空間錐を距離2とする。このように
して全ての開放空間錐についてその最短距離を求める。
これによって全ての開放空間錐から近傍の非開放空間錐
までの最短距離(距離変換値)が求まる。
Next, on the surface of the geodesic dome, distance conversion is performed for each open space cone, and the distribution state of the open space cone is investigated. That is, regarding the open space cone shown in FIG. 8 (A), the peripheral space cone adjacent to the non-open space cone (space cone not shown in FIG. 8 (A)) is set to the distance 1. And this distance 1
A space cone adjacent to the space cone of is set to a distance 2. In this way, the shortest distance is obtained for all open space cones.
With this, the shortest distance (distance conversion value) from all open space cones to neighboring non-open space cones can be obtained.

この距離変換値は、測値ドームの中心からみた空間の広
さに関する指標となる。すなわち、この距離変換値に最
も大きい開放空間錐が、局所的に最も広い空間の存在す
る方向の中心となる。そこで、この距離変換値の大きな
開放空間錐を選択することで、1つの状態において最適
な把握方向を決定することができる。この例では、第8
図(B)に示す16の開放空間錐が距離変換値の最も大き
なものとして選択できる。
This distance conversion value is an index for the size of the space viewed from the center of the measurement dome. That is, the open space cone having the largest distance conversion value is the center of the direction in which the locally widest space exists. Therefore, by selecting an open space cone having a large distance conversion value, it is possible to determine the optimum grasping direction in one state. In this example, the 8th
The 16 open space cones shown in FIG. 6B can be selected as the one having the largest distance conversion value.

状態遷移判定 次に、状態遷移判別手段9において、対象物体をある状
態から別の状態に遷移(ピックアンドプレース)できる
かどうかを判定する。
State Transition Determination Next, the state transition determination means 9 determines whether or not the target object can transit (pick and place) from one state to another state.

すなわち、状態遷移判定手段9がある状態の対象物体を
別の状態に遷移しようとする時に、対象物の2つの状態
において同じ場所を掴むことができる把握姿勢があるか
どうかを判定する。同じ場所を掴むことができる把握姿
勢が存在すれば、遷移可能であり、存在しない場合には
遷移不可能となる。
That is, it is determined whether or not the state transition determination means 9 has a grasping posture that can grasp the same place in two states of the target object when transitioning the target object in one state to another state. If there is a grasping posture capable of grasping the same place, transition is possible, and if not, transition is impossible.

ここで、この判定について具体的に説明する。Here, this determination will be specifically described.

まず、各状態において把握できる可能性の高い把握姿勢
候補を求める。すなわち、把握近傍空間記述解析手段6
において得られた開放空間錐についての距離変換値と、
把握姿勢候補算出手段2によって算出された把握候補の
両方を合わせ、各把持姿勢候補に対応する距離変換値を
記述する。これによって、把握可能性の高い把握姿勢に
ついてのみ距離変換値が記載されることになる。
First, a grasping posture candidate that is highly likely to be grasped in each state is obtained. That is, the grasped near space description analysis means 6
The distance transform value for the open space cone obtained in
Both the grasping candidates calculated by the grasping posture candidate calculating means 2 are combined to describe the distance conversion value corresponding to each grasping posture candidate. As a result, the distance conversion value is described only for the grasping posture that is highly likely to be grasped.

このとき、対称性がある物体の場合には、上述のように
対称性による把握姿勢の同一性を認識しているため、こ
れを考慮した把握姿勢を求めることができる。
At this time, in the case of an object having symmetry, since the identity of the grasping posture due to the symmetry is recognized as described above, the grasping posture in consideration of this can be obtained.

そして、この把握可能性の高い把握姿勢についての距離
変換値の記述を対象となる2つの状態の両方について行
い、これを比較する。
Then, the description of the distance conversion value for the grasping posture with a high grasping possibility is performed for both of the two target states, and these are compared.

すなわち、2つの状態の間で、両方とも距離変換値が与
えられた把握姿勢が、遷移可能性の高いものなのであ
り、これについてすべて求める。
That is, since the grasped postures to which the distance conversion value is given are highly likely to transit between the two states, all of them are obtained.

ここで、求める把握姿勢は、ピック時及びプレース時の
両方ともより変換値が大きいものである。
Here, the obtained grasping posture has a larger conversion value both at the time of picking and at the time of placing.

そこで、共通する各把握可能姿勢について2つの状態に
おける距離変換値のうち、小さいものを選択し、この選
択されたものが大きい順に並べる。そして、この順に、
マニピュレータの動作範囲チェック及び干渉チェックを
行い、問題のないものを選択する。これによって、1つ
の状態から次の状態への遷移における把握姿勢が決定さ
れる。そして、この決定された把握姿勢は実際に把握が
可能であり、最も広い空間からのものとなっている。
Therefore, a smaller one is selected from the distance conversion values in the two states for each common graspable posture, and the selected ones are arranged in descending order. And in this order,
Check the operating range and interference check of the manipulator, and select the one that does not have a problem. As a result, the grasping posture in the transition from one state to the next state is determined. The determined grasping posture can be actually grasped and is from the widest space.

このように、1つの状態から、他の1つの状態への遷移
について、把握姿勢を決定することができる。
In this way, the grasping posture can be determined for the transition from one state to another one state.

しかし、初期状態から目標状態へ直接遷移できない場合
には、持ち替えを行わばならない。そこで、持ち替えを
考慮した状態遷移系列の作成を行う。
However, if it is not possible to directly transit from the initial state to the target state, the holding change must be performed. Therefore, a state transition sequence is created in consideration of holding patterns.

なお、ロボットの動作経路については、公知の障害物回
避動作計画などを適用する。
A known obstacle avoidance operation plan or the like is applied to the operation path of the robot.

状態遷移経路計画 本実施例においては、状態遷移系列の作成の過程で行う
把握計画と持ち替え場所の計画を分離して行う。すなわ
ち、状態遷移系列作成の過程において、持ち替え時の対
象物体の状態を安定姿勢のみで表す。従って、対象物体
の状態空間は、初期状態、目標状態及び複数の安定状態
のみから構成されることになる。
State Transition Route Plan In the present embodiment, the grasping plan performed in the process of creating the state transition sequence and the plan of the holding location are separated. That is, in the process of creating the state transition sequence, the state of the target object at the time of holding the hand is represented only by the stable posture. Therefore, the state space of the target object is composed of only the initial state, the target state, and a plurality of stable states.

このとき、上述の回転対称性も考慮するため、対称性を
持つ物体についての状態空間が小さくなり、無駄な探索
を省略することができる。
At this time, since the above-mentioned rotational symmetry is also taken into consideration, the state space for an object having symmetry becomes small, and unnecessary search can be omitted.

上述のL字型の対称物体の場合、これについての状態空
間は第4図に示すように8個の状態のみとなる。
In the case of the above-mentioned L-shaped symmetric object, the state space for this is only eight states, as shown in FIG.

そして、このような状態空間内を初期状態からピックア
ンドプレース作業を繰返し、目標状態に至るまでの状態
遷移系列を求めるが、この場合に、すべての組み合わせ
についての状態遷移の評価を行うのではなく、この探索
を状態空間探索法のA*アルゴリズを基本とした方法に
よって行う。
Then, in such a state space, the pick-and-place work is repeated from the initial state to obtain the state transition series up to the target state. In this case, the state transitions for all combinations are not evaluated. This search is performed by a method based on the A * algorithm of the state space search method.

探索アルゴリズム この探索アルゴリズムについてグラフ記号によって説明
する。
Search Algorithm This search algorithm will be described using graph symbols.

このグラフは節点の集合から成り立っている。そして、
各節点間は方向付けられた枝によって接続されていると
する。そして、枝が節点nから節点mに方向付けられて
いる場合には、節点mは接点nの継続節点であるとい
う。また、節点nは節点mの親節点という。
This graph consists of a set of nodes. And
It is assumed that the nodes are connected by directed branches. If the branch is oriented from node n to node m, node m is said to be a continuation node of contact n. Further, the node n is called a parent node of the node m.

そして、グラフを用いて状態空間を表示する場合には、
グラフの節点には状態記述が記入され、枝にはピックア
ンドプレース作用素が付記される。作用素を節点nに作
用させてその継続節点を求めることを節点nを拡張する
という。
And when displaying the state space using a graph,
State descriptions are entered at the nodes of the graph, and pick-and-place operators are added at the branches. Applying an operator to a node n to obtain its continuation node is called expanding the node n.

上述のような状態空間を利用した持ち替えの問題におけ
る探索では、節点の拡張によって目標状態と持ち替えの
ための安定姿勢の状態が継続節点となる可能性がある。
そして、可能性の高い継続節点から1つずつ作り、後の
継続節点を作る可能性を探索の後方に任せる。すなわ
ち、一番最初には、状態遷移判別手段9によってゴール
節点(目標状態)へ遷移しようと試みる。
In the search in the problem of holding patterns using the state space as described above, there is a possibility that the target state and the state of a stable posture for holding patterns become continuous nodes due to the expansion of the nodes.
Then, one by one is created from continuation nodes with a high possibility, and the possibility of creating subsequent continuation nodes is left behind in the search. That is, at the very beginning, the state transition determination means 9 attempts to transition to the goal node (target state).

以後は、安定姿勢の番号順に拡張を1つずつ試み、コス
トの最も小さな経路を選択していく。なお、各接点には
次に拡張する状態を決定するため継続節点へ拡張を試み
た回数として拡張回数を定義しておく。
After that, the expansion is tried one by one in the order of stable posture numbers, and the path with the smallest cost is selected. The number of expansions is defined for each contact as the number of times expansion is attempted to a continuous node in order to determine the next expansion state.

ここで、A*アルゴリズムを実現するためには、任意の
状態においてそれまで掛ったコスト値g、そこから目標
状態に係る最小コストの予測値h、それらの和であるコ
ストの評価値f=g+hを定義し、そこからの目標状態
に至る実際の最短経路のコストをh0とすると、h0≧hが
成り立つことが必要である。
Here, in order to realize the A * algorithm, the cost value g that has been taken up to that point in an arbitrary state, the predicted value h of the minimum cost related to the target state, and the cost evaluation value f = g + h that is the sum of them Is defined and the cost of the actual shortest path from that to the target state is h 0 , it is necessary to satisfy h 0 ≧ h.

ここにおいては、ピックアンドプレース作業の回数をコ
スト値とする。従って、hは、ゴール節点へ拡張する可
能性がある場合は1、既にゴール節点への拡張を試みて
失敗した節点の場合は2となる。これによって上述のh0
≧hの条件が成り立つため、A*アルゴリズムによって
常に最短距離の経路を導き出せることが理解される。
Here, the cost value is the number of pick and place operations. Therefore, h is 1 when there is a possibility of extension to the goal node, and 2 when h has already tried to extend to the goal node and failed. This gives h 0
Since the condition of ≧ h is satisfied, it is understood that the route with the shortest distance can always be derived by the A * algorithm.

また、全ての接点はゴール節点と隣接している可能性が
あるため、fが同じである節点が複数個ある場合にはゴ
ール接点が継続節点となる可能性のあるもの、すなわち
hが1の節点を優先的に拡張する。さらに、fもgも同
じ節点が数個存在する場合には、今まで拡張を試みてい
ない持ち替え姿勢が解となる経路上に存在する可能性が
大きいと思われ、拡張回数の大きいものを優先的に拡張
するようにしている。
Also, since all contact points may be adjacent to the goal node, if there are multiple nodes with the same f, the goal contact may be a continuous node, that is, h is 1 Expand nodes preferentially. Furthermore, if there are several nodes with the same f and g, there is a high possibility that a holding posture that has not been expanded until now exists on the path that is the solution. I try to expand it.

次に、具体的な手順について説明する。Next, a specific procedure will be described.

(1)スタート節点をOPENとよばれるリストに入れる。(1) Add the start node to the list called OPEN.

(2)OPENが空なら失敗で終了する。一方、OPENが空で
なければ次に進む。
(2) If OPEN is empty, it ends with failure. On the other hand, if OPEN is not empty, proceed to the next.

(3)OPENからfが1番小さいものを取り出す。これが
複数あった場合には、その中でhが1のものを取り出
す。このhが1のものも複数あった場合には、その中か
ら拡張回数が1番大きいものを取り出す(1つの接点の
拡張の順番は、予め決っているため今まで拡張されてい
ない持ち替え姿勢への拡張となる)。
(3) Take out the one with the smallest f from OPEN. If there are a plurality of these, the one with h = 1 is taken out. If there is more than one of this h, the one with the largest number of expansions is taken out of them (the order of expansion of one contact is determined in advance, so the holding posture has not been expanded until now. Will be an extension of).

ここで選択された節点をnと呼ぶ。The node selected here is called n.

(4)nがゴール節点ならば、ポインタを辿り、解とな
った経路を導き成功で終了する。ゴール節点でない場合
には次に進む。
(4) If n is a goal node, follow the pointer to guide the route that has become a solution, and end with success. If it is not the goal node, proceed to the next.

(5)拡張回数によって継続節点を作り拡張を試みる。
この時、値継続節点の拡張回数を0とする。nの拡張回
数が0なら、ゴール節点への拡張を試み、それ以外の場
合には拡張回数に等しい安定姿勢への拡張を試みる。節
点nの拡張回数を1つ増やす。節点nの拡張回数が安定
姿勢の数+1になれば、安定姿勢の全てへの拡張が終っ
たことを意味しているため、OPENから取り出し、CLOSED
とよばれるリストに入れる。また、拡張ができなかった
場合には、上述の(2)に戻る。
(5) Attempt expansion by creating continuous nodes according to the number of expansions.
At this time, the number of expansions of the value continuation node is set to 0. If the number of expansions of n is 0, the expansion to the goal node is attempted, and otherwise, the expansion to a stable posture equal to the number of expansions is attempted. Increase the number of expansions of node n by one. If the number of expansions of the node n reaches the number of stable postures + 1, it means that the expansion to all stable postures is completed, so take out from OPEN and CLOSED
Add to the list called. If the expansion cannot be performed, the process returns to the above (2).

(7)継続節点が既にOPENあるいはCLOSED上になれば、
OPENに入れ、継続節点からnに戻るポインタをつける。
(7) If the continuous node is already on OPEN or CLOSED,
Put it in OPEN and attach a pointer that returns from the continuation node to n.

(8)継続節点が既にOPEN上にあれば、評価値fを比較
し、小さい方の節点をOPEN上に残す。
(8) If the continuous node is already on OPEN, the evaluation value f is compared and the smaller one is left on OPEN.

(9)継続節点が、既にCLOSED上にあれば、評価値fを
比較し、新な継続節点の方が小さければそれをCLOSEDか
ら取り出し、新たな継続節点をOPENに入れる。
(9) If the continuous node is already on CLOSED, the evaluation value f is compared. If the new continuous node is smaller, it is taken out from CLOSED and the new continuous node is put in OPEN.

(10)(2)へ戻る。(10) Return to (2).

ここで、ある節点におけるgの値は、ポインタを辿って
今までに辿った節点の数から求まる。また、fの値は、
その節点の拡張回数が0であれば次の拡張でゴール節点
へ遷移する可能性があるため1であり、拡張回数が1以
上なら一度安定姿勢を経てからゴール節点を目指すこと
になるため2となる。
Here, the value of g at a certain node is obtained from the number of nodes traced so far by tracing the pointer. The value of f is
If the number of expansions of the node is 0, it may change to the goal node in the next expansion, so it is 1. If the number of expansions is 1 or more, it means that the player will aim for the goal node after going through a stable posture. Become.

このようにして評価値fの小さいものを選択しながら遷
移する状態を選択して状態遷移系列を決定する。このた
め、ゴールへ辿りついた時に、最短経路であることが保
証される。
In this way, the transition state is determined by selecting the transition state while selecting the one having the smaller evaluation value f. Therefore, when reaching the goal, it is guaranteed that the route is the shortest.

持ち替え場所決定 状態遷移系列を求めた後、持ち替え場所決定手段7によ
って持ち替え場所の選定を行う。
Determining holding pattern place After obtaining the state transition series, the holding pattern decision means 7 selects a holding pattern place.

持ち替え場所は、水平はテーブル平面上のロボット作業
範囲内で二次元空間を解析して広い空間から順に持ち替
え場所の候補とする。
As for the holding place, the two-dimensional space is analyzed horizontally within the robot work range on the table plane, and candidates for the holding place are set in order from the wide space.

これについて第9図に基づいて説明する。第9図(A)
は、解析する2次元空間の例である。テーブル上でロボ
ットがあらゆる把握姿勢を取ることができる範囲をドッ
トで示す。
This will be described with reference to FIG. Figure 9 (A)
Is an example of a two-dimensional space to be analyzed. The range where the robot can take any grasping posture on the table is indicated by dots.

そして、この中で障害物が存在しない空間を選択する
と、第9図(B)に示すような空間(ドット)が選択さ
れる。次に、このようにして求められたドットについて
周辺より距離変換を行い、距離変換値が最も大きいドッ
トを選択する。これは、この距離変換値が大きいという
ことが、周囲に最も広い空間があることを意味している
からである。そこで、第9図(C)示すように2つのド
ットが選択され、この点が持ち替えのために適した場所
となる。
Then, if a space in which no obstacle exists is selected, a space (dot) as shown in FIG. 9B is selected. Next, the dots thus obtained are subjected to distance conversion from the periphery, and the dot having the largest distance conversion value is selected. This is because a large distance conversion value means that there is the widest space around. Therefore, two dots are selected as shown in FIG. 9 (C), and this point is a suitable place for holding.

次に、持ち替え場所算出の具体的アルゴリズムについて
説明する。
Next, a specific algorithm for calculating the holding location will be described.

(1)テーブル上で作業スペースを小さな正方形(ここ
では1.5cm)に分割し、把握対象物以外の物体が存在す
る正方形領域(障害物空間)と、存在しない正方形領域
(自由空間)に分ける。
(1) The work space is divided into small squares (1.5 cm here) on the table, and divided into a square area (obstacle space) where an object other than the grasped object exists and a square area (free space) that does not exist.

(2)角度θの刻みとして適当な自然数Nを与える。(2) An appropriate natural number N is given as a step of the angle θ.

(3)テーブル上で自由空間にある正方形について、障
害物空間からの距離変換を行い、これらの正方形の中心
位置(X,Y)を距離変換値の大きい順に並べたリストL
を作成する。
(3) A list L in which distances from the obstacle space are converted for squares in free space on the table and the center positions (X, Y) of these squares are arranged in descending order of distance conversion value
To create.

(4)リストLが空なら失敗で終了する。一方、リスト
Lが空でなかった場合には、最初の要素をリストLから
取り出し、X,Yに代入する。またθは初期値として0に
セットしておく。
(4) If list L is empty, the process ends with a failure. On the other hand, if the list L is not empty, the first element is taken out from the list L and assigned to X and Y. Further, θ is set to 0 as an initial value.

(5)θ=θ+360/Nとして、θを更新する。(5) θ is updated with θ = θ + 360 / N.

(6)把握対象物を持ち替えのための安定姿勢でその場
所X,Yにθの角度で置き、既に決定しているピック時の
把握姿勢とプレース時の把握姿勢の両方が実現可能かを
調べる。
(6) Place the grasped object in a stable posture for holding and place it at the angle X and Y at the angle of θ, and check whether it is possible to realize both the grasped posture for picking and the grasped posture for place already decided. .

(7)実現可能であった場合は処理を終了する。(7) If it is feasible, the process ends.

(8)実現が不可能であった場合にはθが360゜を越え
たか否かを判定する。θが360゜以下であった場合に
は、(5)に戻り、θを更新してもう一度調べる。一
方、360゜を越えていた場合には、(4)に戻りリスト
Lから次の要素を取り出す。
(8) If realization is not possible, determine whether θ exceeds 360 °. If θ is less than 360 °, return to (5), update θ and check again. On the other hand, if it exceeds 360 °, the procedure returns to (4) and the next element is extracted from the list L.

このようにして、持ち替え場所の決定が行われる。In this way, the holding place is determined.

持ち替え作業計画の例 第10図(A)のL字形の物体を第10図(F)のように穴
に挿入する作業の持ち替え動作計画を本発明の手法によ
り行った。ここで、対象となるL字形の物体の把握姿勢
の候補は第3図に示してある。把握姿勢の候補は全部で
138個である。
Example of Reholding Work Plan A reholding operation plan for the work of inserting the L-shaped object in FIG. 10 (A) into the hole as shown in FIG. 10 (F) was performed by the method of the present invention. Here, candidates for the grasping posture of the target L-shaped object are shown in FIG. All the grasping posture candidates
There are 138.

本発明の装置によって作成された計画によれば、第10図
(A)〜第10図(F)の状態へ遷移するが、第10図
(A)の対象物は障害物の近くにあるため把握できる姿
勢が限定される。上述の把握姿勢の決定方法によって把
握姿勢が1つに限定される。次に、状態遷移経路経路に
従い第10図(B)の状態へ移る。この持ち替え場所の選
択は上述のように障害物の影響の最も少ない場所に設定
されている。そして、状態遷移経路によって決定された
経路に従い対象物体を持ち替えて(第10図(C))、第
10図(D)に示すように第4図の安定姿勢(B)に変更
される。そして、この状態から第10図(E)の持ち替え
を行い、第10図(F)の目標状態に遷移する。
According to the plan created by the apparatus of the present invention, the state transits to the states of FIGS. 10 (A) to 10 (F), but the object of FIG. 10 (A) is near the obstacle. The posture that can be grasped is limited. The grasping posture is limited to one by the above-described grasping posture determining method. Next, the state transition path is followed by the state shown in FIG. 10 (B). The selection of the holding position is set to the place where the influence of the obstacle is least, as described above. Then, the target object is changed over according to the route determined by the state transition route (Fig. 10 (C)),
As shown in FIG. 10 (D), the stable posture (B) of FIG. 4 is changed. Then, from this state, the holding pattern shown in FIG. 10 (E) is changed to the target state shown in FIG. 10 (F).

このように、本例では、2回持ち替えを行わなければ作
業を実行できない例であり、持ち替え用の安定状態とし
て、第4図(G)と(B)の状態が選択されている。
As described above, this example is an example in which the work cannot be executed unless the holding pattern is changed twice, and the states shown in FIGS. 4 (G) and 4 (B) are selected as the stable states for changing the holding pattern.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係るロボットの作業計画
装置によれば、距離変換手段で得られた各開放空間錐に
おける距離と把握姿勢候補算出手段によって得られた把
握候補の両方に基づいて把握姿勢を決定するため、効率
的な把握姿勢の決定を達成することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the robot work planning apparatus of the present invention, the distance in each open space cone obtained by the distance conversion means and the grasping candidate obtained by the grasping posture candidate calculating means. Since the grasping posture is determined based on both, an efficient grasping posture can be determined.

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

第1図は本発明に係るロボットの作業計画装置の実施例
を示すブロック図、 第2図は実施例の動作を説明するための全体フローチャ
ート、 第3図は把握姿勢候補を示す説明図、 第4図は安定姿勢を示す説明図、 第5図は対象物の回転対称性を示す説明図、 第6図は回転対称性のある物体を把握する場合の説明
図、 第7図は測地ドームを示す説明図、 第8図は把握位置近傍空間記述を示す説明図、 第9図は持ち替え場所選択を説明するための説明図、 第10図は作業計画例を示す説明図である。 1……環境の三次元モデル 2……把握姿勢候補算出手段 3……安定姿勢算出手段 4……回転対称性算出手段 5……把握位置近傍空間記述作成手段 6……把握位置近傍空間記述解析手段 7……持ち替え場所決定手段 8……作業計画作成手段 9……状態遷移判別手段
1 is a block diagram showing an embodiment of a robot work planning apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an overall flowchart for explaining the operation of the embodiment, FIG. 3 is an explanatory view showing grasping posture candidates, FIG. 4 is an explanatory view showing a stable posture, FIG. 5 is an explanatory view showing rotational symmetry of an object, FIG. 6 is an explanatory view for grasping an object having rotational symmetry, and FIG. 7 is a geodesic dome. FIG. 8 is an explanatory view showing a space description near a grasped position, FIG. 9 is an explanatory view for explaining selection of a holding position, and FIG. 10 is an explanatory view showing a work plan example. 1 ... Three-dimensional model of environment 2 ... Grasping posture candidate calculation means 3 ... Stable posture calculation means 4 ... Rotational symmetry calculation means 5 ... Grasping position neighborhood space description creating means 6 ... Grasping position neighborhood space description analysis Means 7: holding place determining means 8: work plan creating means 9: state transition determining means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】把握対象物の初期状態と、周囲物体の状態
とを含む3次元環境モデルから、ロボットによる対象物
の把握作業の計画を行うロボットの作業計画装置におい
て、 対象物の形状と、ロボットの対象物把握部の形状に基づ
いて、対象物の所定の把握位置についてその位置で対象
物を把握できる姿勢である把握姿勢候補を算出する把握
姿勢候補算出手段と、 対象物の近傍空間を把握位置を頂点とする所定の大きさ
の空間錐に分割するとともに、この空間錐の中から周囲
物体との干渉がない開放空間錐を選択する開放空間錐選
択手段と、 得られた開放空間錐のそれぞれについて周囲物体からの
距離を求める距離変換手段と、 距離変換手段で得られた各開放空間錐における距離と、
把握姿勢候補算出手段によって得られた把握姿勢候補の
両方に基づいて、把握姿勢を決定する把握姿勢決定手段
と、 を有することを特徴とするロボットの作業計画装置。
1. A robot work planning apparatus for planning a grasping operation of an object by a robot from a three-dimensional environment model including an initial state of the grasping object and a state of surrounding objects, the shape of the object, Based on the shape of the object grasping part of the robot, grasping posture candidate calculating means for calculating grasping posture candidates that are postures capable of grasping the object at a predetermined grasping position of the object, and a space near the object are calculated. An open space cone selection means that divides the space cone into a predetermined size with the grasping position as a vertex and selects an open space cone that does not interfere with surrounding objects from this space cone, and the obtained open space cone. Distance conversion means for obtaining the distance from the surrounding object for each of, and the distance in each open space cone obtained by the distance conversion means,
A work planning apparatus for a robot, comprising: a grasping posture determining means that determines a grasping posture based on both grasping posture candidates obtained by the grasping posture candidate calculating means.
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