JPH08108383A - マニピュレータ制御装置 - Google Patents
マニピュレータ制御装置Info
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- JPH08108383A JPH08108383A JP24097394A JP24097394A JPH08108383A JP H08108383 A JPH08108383 A JP H08108383A JP 24097394 A JP24097394 A JP 24097394A JP 24097394 A JP24097394 A JP 24097394A JP H08108383 A JPH08108383 A JP H08108383A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 手首関節を備えるロボットアーム等のマニュ
ピュレータの制御装置に関し，少ないメモリ空間と計算
量で高速にマニピュレータの移動経路を生成することを
目的とする。 【構成】 障害物の配置情報に基づいて障害物を回避し
て目標位置までの経路を求める経路生成手段を備えたマ
ニピュレータ制御装置において，マニピュレータはアー
ムに手首関節を備えるものであり，経路生成手段は，手
首関節を中心にして把持物体を回転した時にできる包絡
球を求め，障害物の配置情報に基づいて該包絡球が移動
する時に障害物との接触の有無を判定し，該包絡球が障
害物と接触しない経路を求める構成を持つ。
ピュレータの制御装置に関し，少ないメモリ空間と計算
量で高速にマニピュレータの移動経路を生成することを
目的とする。 【構成】 障害物の配置情報に基づいて障害物を回避し
て目標位置までの経路を求める経路生成手段を備えたマ
ニピュレータ制御装置において，マニピュレータはアー
ムに手首関節を備えるものであり，経路生成手段は，手
首関節を中心にして把持物体を回転した時にできる包絡
球を求め，障害物の配置情報に基づいて該包絡球が移動
する時に障害物との接触の有無を判定し，該包絡球が障
害物と接触しない経路を求める構成を持つ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，手首関節を備えるロボ
ットアーム等のマニュピュレータの制御装置に関する。
ットアーム等のマニュピュレータの制御装置に関する。
【０００２】ロホットアーム等のマニピュレータで物を
把持して移動する時には障害物を回避して目標位置に運
ぶ必要がある。マニピュレータを高速に動作させるため
には，障害物を回避して目標位置にいたる経路を能率的
に設定する必要がある。そのため，障害物を回避する経
路を高速に自動的に求めることのできるマニピュレータ
制御装置が望まれる。
把持して移動する時には障害物を回避して目標位置に運
ぶ必要がある。マニピュレータを高速に動作させるため
には，障害物を回避して目標位置にいたる経路を能率的
に設定する必要がある。そのため，障害物を回避する経
路を高速に自動的に求めることのできるマニピュレータ
制御装置が望まれる。
【０００３】
【従来の技術】従来，マニピュレータで作業を実行する
方式は，マニピュレータを監視しながらオペレータが遠
隔操作するマスター・スレーブ制御方式，あるいはロボ
ット言語によりマニピュレータの作業動作をプログラム
するプログラム制御方式，マニピュレータを動かしてみ
て動作を学習させる作業教示方式等があるがいずれも作
業動作を詳細に指定する必要がある。
方式は，マニピュレータを監視しながらオペレータが遠
隔操作するマスター・スレーブ制御方式，あるいはロボ
ット言語によりマニピュレータの作業動作をプログラム
するプログラム制御方式，マニピュレータを動かしてみ
て動作を学習させる作業教示方式等があるがいずれも作
業動作を詳細に指定する必要がある。
【０００４】マニピュレータの障害を回避する経路を自
動的に生成し，制御する方法には，障害物からの距離に
応じた反発力と目標位置への引力により生じる仮想的な
ポテンシャルを定義して経路を探索するポテンシャル法
がある。あるいは，マニピュレータが衝突せずに移動で
きる空間を量子化した関節空間で記述し，目標位置へい
たる経路をグラフ探索法で求める方法がある。
動的に生成し，制御する方法には，障害物からの距離に
応じた反発力と目標位置への引力により生じる仮想的な
ポテンシャルを定義して経路を探索するポテンシャル法
がある。あるいは，マニピュレータが衝突せずに移動で
きる空間を量子化した関節空間で記述し，目標位置へい
たる経路をグラフ探索法で求める方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の，マニピュレー
タを遠隔操作するマスター・スレーブ制御方式はオペレ
ータに作業負担のかかるものであり，ロボット言語によ
るプログラム制御方式，あるいは動作ティーチング方式
は，作業動作を詳細に指定する必要があるので，この方
式もオペレータの作業負担の大きいものであった。
タを遠隔操作するマスター・スレーブ制御方式はオペレ
ータに作業負担のかかるものであり，ロボット言語によ
るプログラム制御方式，あるいは動作ティーチング方式
は，作業動作を詳細に指定する必要があるので，この方
式もオペレータの作業負担の大きいものであった。
【０００６】また，マニピュレータの経路を自動的に生
成するポテンシャル法はローカルなミニマムに陥って正
しい解が求められなかったりすることがあり，ポテンシ
ャル法，グラフ探索法いずれの方法も，膨大なメモリ空
間と計算時間を必要とするなどの欠点があった。
成するポテンシャル法はローカルなミニマムに陥って正
しい解が求められなかったりすることがあり，ポテンシ
ャル法，グラフ探索法いずれの方法も，膨大なメモリ空
間と計算時間を必要とするなどの欠点があった。
【０００７】本発明は少ないメモリ空間と計算量で高速
にマニピュレータの移動経路を生成することのできるマ
ニピュレータの制御装置を提供することを目的とする。
にマニピュレータの移動経路を生成することのできるマ
ニピュレータの制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，手首関節を
中心にして把持物体を回転して得られる包絡球を求め，
包絡球が移動する時の障害物との接触の有無を判定し，
包絡球が障害物と接触しない経路を求めマニピュレータ
の移動経路とするようにした。
中心にして把持物体を回転して得られる包絡球を求め，
包絡球が移動する時の障害物との接触の有無を判定し，
包絡球が障害物と接触しない経路を求めマニピュレータ
の移動経路とするようにした。
【０００９】図１は本発明の基本構成である。図１にお
いて，１はマニピュレータであって，手首関節２とハン
ド２’を持つものである。
いて，１はマニピュレータであって，手首関節２とハン
ド２’を持つものである。
【００１０】２は手首関節である。２’はハンドであっ
て，物体を把持するものである。３は把持物体であっ
て，ハンド２’に把持された物体である。
て，物体を把持するものである。３は把持物体であっ
て，ハンド２’に把持された物体である。
【００１１】５は包絡球であって，手首関節を中心にし
て把持物体３を回転することにより得られる包絡球であ
る。１０はマニピュレータ制御装置である。
て把持物体３を回転することにより得られる包絡球であ
る。１０はマニピュレータ制御装置である。
【００１２】１１は経路生成手段である。１２は障害物
の配置情報保持部であり，障害物の位置，高さ，幅等の
情報（環境モデル）を保持するものである。
の配置情報保持部であり，障害物の位置，高さ，幅等の
情報（環境モデル）を保持するものである。
【００１３】１３はマニピュレータ制御部であって，マ
ニピュレータ１を制御するものである。１５は入力手段
であって，物の配置，大きさ等の情報，把持する物体の
大きさ，手首関節の初期位置，目標位置等を入力するも
のである。
ニピュレータ１を制御するものである。１５は入力手段
であって，物の配置，大きさ等の情報，把持する物体の
大きさ，手首関節の初期位置，目標位置等を入力するも
のである。
【００１４】
【作用】図２は本発明の基本構成の動作説明図である。
図２において，１はマニピュレータである。
図２において，１はマニピュレータである。
【００１５】２は手首関節である。２’はハンドであ
る。３は把持物体である。
る。３は把持物体である。
【００１６】５は包絡球であって，手首関節２を中心と
して把持物体３を回転することにより得られる包絡球で
ある。１０はマニピュレータ制御装置である。
して把持物体３を回転することにより得られる包絡球で
ある。１０はマニピュレータ制御装置である。
【００１７】１５は入力手段であって，キーボード等で
ある。２０は障害物である。２５は求めた経路である。
ある。２０は障害物である。２５は求めた経路である。
【００１８】Ｐｓは手首関節の初期位置である。Ｐｇは
目標位置であって，移動後の手首関節２の目標位置であ
る。図２を参照し，図１の本発明の基本構成を説明す
る。
目標位置であって，移動後の手首関節２の目標位置であ
る。図２を参照し，図１の本発明の基本構成を説明す
る。
【００１９】障害物の配置情報保持部１２には，入力手
段１５により障害物２０の位置，大きさ等の情報が与え
られて保持する。また，経路生成手段１１には，手首関
節の初期位置Ｐｓと目標位置Ｐｇおよび把持する物体の
大きさの情報等が入力手段１５により与えられる。
段１５により障害物２０の位置，大きさ等の情報が与え
られて保持する。また，経路生成手段１１には，手首関
節の初期位置Ｐｓと目標位置Ｐｇおよび把持する物体の
大きさの情報等が入力手段１５により与えられる。
【００２０】経路生成手段１１は，手首関節２の位置を
中心にして把持物体３を回転した時に生じる包絡球５を
求める。そして，マニピュレータ１が包絡球５を把持し
ているとして，包絡球５を移動するときに障害物２０と
の衝突チェックをする。初期位置Ｐｓにおいて包絡球５
と障害物２０が干渉する時は干渉しない位置に初期位置
を移動し，副目標位置Ｐｇ’とする。また，目標位置Ｐ
ｇにおいて包絡球５と障害物２０が干渉する時は干渉し
ない位置に目標位置を移動した副目標位置Ｐｇ’を求め
る。そして，包絡球５と障害物２０が衝突しないで初期
位置Ｐｓ（もしくは副初期位置Ｐｓ’）から目標位置Ｐ
ｇ（もしくは副目標位置Ｐｇ’）に到達する経路２５を
求める。
中心にして把持物体３を回転した時に生じる包絡球５を
求める。そして，マニピュレータ１が包絡球５を把持し
ているとして，包絡球５を移動するときに障害物２０と
の衝突チェックをする。初期位置Ｐｓにおいて包絡球５
と障害物２０が干渉する時は干渉しない位置に初期位置
を移動し，副目標位置Ｐｇ’とする。また，目標位置Ｐ
ｇにおいて包絡球５と障害物２０が干渉する時は干渉し
ない位置に目標位置を移動した副目標位置Ｐｇ’を求め
る。そして，包絡球５と障害物２０が衝突しないで初期
位置Ｐｓ（もしくは副初期位置Ｐｓ’）から目標位置Ｐ
ｇ（もしくは副目標位置Ｐｇ’）に到達する経路２５を
求める。
【００２１】マニピュレータ制御部１３は求めた経路に
よりマニピュレータ１を移動制御する。本発明によれ
ば，包絡球の移動する経路を実空間上で求めるだけで把
持物体と障害物とが衝突しない経路を求めることがで
き，少ないメモリ量と計算量で移動経路を生成すること
ができる。
よりマニピュレータ１を移動制御する。本発明によれ
ば，包絡球の移動する経路を実空間上で求めるだけで把
持物体と障害物とが衝突しない経路を求めることがで
き，少ないメモリ量と計算量で移動経路を生成すること
ができる。
【００２２】
【実施例】本発明の実施例を説明する。次に，本発明の
実施例を説明する（図２を参照する）。
実施例を説明する（図２を参照する）。
【００２３】障害物２０の情報（環境モデル）は全て多
面体近似表現法等により計算機のメモリ上（障害物の配
置情報保持部）に保存されている。このメモリ上の環境
モデル，初期位置，目標位置に基づいて動作経路を生成
する。本アルゴリズムの探索は関節空間でなく実空間で
行う。これにより，従来の方法のように障害物を関節空
間に写像する必要がなくなり，メモリ空間と計算量を大
幅に節約することができる。
面体近似表現法等により計算機のメモリ上（障害物の配
置情報保持部）に保存されている。このメモリ上の環境
モデル，初期位置，目標位置に基づいて動作経路を生成
する。本アルゴリズムの探索は関節空間でなく実空間で
行う。これにより，従来の方法のように障害物を関節空
間に写像する必要がなくなり，メモリ空間と計算量を大
幅に節約することができる。
【００２４】経路生成手段のアルゴリズムは次の通りで
ある。先ず，初期位置でマニピュレータ１のハンド２’
の把持物体３を手首関節２を中心に回転して得られる包
絡球５を作成する。この包絡球５と障害物２０との干渉
チェックを行う。干渉する物体があればその付近では把
持物体の姿勢を変更した時に衝突する可能性があるの
で，包絡球５が物体と干渉しない位置まで姿勢を固定し
たまま移動させる。その位置を副初期位置Ｐｓ’とす
る。一方，手首関節２の目標位置にも包絡球５と同じ半
径の球を作り，障害物２０との干渉チェックを行う。干
渉しない位置まで姿勢を固定したまま移動させ，その位
置を副目標位置Ｐｇ’とする。次に副初期位置Ｐｓ’と
副目標位置Ｐｇ’を結ぶ直線上を包絡球５が移動したと
して干渉する障害物を求め，登録する。登録された障害
物を回避する経路をテンプレートを用いた位置経路生成
法（後述する）により経路を生成する。なお，副初期位
置Ｐｓ’と副目標位置Ｐｇ’の設定方法については図４
で説明する。
ある。先ず，初期位置でマニピュレータ１のハンド２’
の把持物体３を手首関節２を中心に回転して得られる包
絡球５を作成する。この包絡球５と障害物２０との干渉
チェックを行う。干渉する物体があればその付近では把
持物体の姿勢を変更した時に衝突する可能性があるの
で，包絡球５が物体と干渉しない位置まで姿勢を固定し
たまま移動させる。その位置を副初期位置Ｐｓ’とす
る。一方，手首関節２の目標位置にも包絡球５と同じ半
径の球を作り，障害物２０との干渉チェックを行う。干
渉しない位置まで姿勢を固定したまま移動させ，その位
置を副目標位置Ｐｇ’とする。次に副初期位置Ｐｓ’と
副目標位置Ｐｇ’を結ぶ直線上を包絡球５が移動したと
して干渉する障害物を求め，登録する。登録された障害
物を回避する経路をテンプレートを用いた位置経路生成
法（後述する）により経路を生成する。なお，副初期位
置Ｐｓ’と副目標位置Ｐｇ’の設定方法については図４
で説明する。
【００２５】図３は本発明のマニピュレータ制御装置の
システム構成の実施例である。図３において，１はマニ
ピュレータである。
システム構成の実施例である。図３において，１はマニ
ピュレータである。
【００２６】１０はマニピュレータ制御装置である。１
５は入力手段であって，キーボード等である。３０はＣ
ＰＵである。
５は入力手段であって，キーボード等である。３０はＣ
ＰＵである。
【００２７】３１はメモリである。３２はマニピュレー
タ制御装置１０とマニピュレータ１とのインタフェース
である。
タ制御装置１０とマニピュレータ１とのインタフェース
である。
【００２８】メモリ３１において，１１’は経路作成プ
ログラムである。１２は障害物の配置情報保持部であ
る。
ログラムである。１２は障害物の配置情報保持部であ
る。
【００２９】１２’はテンプレート保持部であって，障
害物を回避する経路のテンプレートを保持するものであ
る（図６参照）。１３’はマニピュレータ制御プログラ
ムである。
害物を回避する経路のテンプレートを保持するものであ
る（図６参照）。１３’はマニピュレータ制御プログラ
ムである。
【００３０】ＣＰＵ３０，マニピュレータ制御プログラ
ム，インタフェース３２によりマニピュレータ制御部１
３（図１）を構成する。ＣＰＵ３０と経路作成プログラ
ム１１’とにより経路作成手段１１（図１）を構成す
る。
ム，インタフェース３２によりマニピュレータ制御部１
３（図１）を構成する。ＣＰＵ３０と経路作成プログラ
ム１１’とにより経路作成手段１１（図１）を構成す
る。
【００３１】図４は本発明の副初期位置，副目標位置の
設定方法の説明図である。図４ (a)は副初期位置の設定
方法の説明図である。図４ (a)において，５は包絡球で
ある。５’は干渉面であって，包絡球５と障害物２０が
接触してできる面である。２０は障害物である。
設定方法の説明図である。図４ (a)は副初期位置の設定
方法の説明図である。図４ (a)において，５は包絡球で
ある。５’は干渉面であって，包絡球５と障害物２０が
接触してできる面である。２０は障害物である。
【００３２】Ｐｓは包絡球５の初期位置の中心（マニピ
ュレータの手首関節の初期位置）である。ｄｓは包絡球
５の中心Ｐｓから干渉面５’までの距離である。ｎｓは
干渉面５’の単位法線ベクトルである。
ュレータの手首関節の初期位置）である。ｄｓは包絡球
５の中心Ｐｓから干渉面５’までの距離である。ｎｓは
干渉面５’の単位法線ベクトルである。
【００３３】図４ (a)の構成において，手首関節の初期
位置において，包絡球５が障害物２０と接触する場合に
は，手首関節の初期位置Ｐｓを距離ｒ−ｄｓだけ法線ベ
クトルｎｓの方向に移動する。移動した点Ｐｓ’を手首
関節の副初期位置とする。
位置において，包絡球５が障害物２０と接触する場合に
は，手首関節の初期位置Ｐｓを距離ｒ−ｄｓだけ法線ベ
クトルｎｓの方向に移動する。移動した点Ｐｓ’を手首
関節の副初期位置とする。
【００３４】図４ (b)は副初期位置の設定方法の説明図
である。図４ (b)において，５は包絡球である。５”は
干渉面であって，包絡球５と障害物２０が接触してでき
る面である。２０は障害物である。
である。図４ (b)において，５は包絡球である。５”は
干渉面であって，包絡球５と障害物２０が接触してでき
る面である。２０は障害物である。
【００３５】Ｐｇは目標位置であって，目標位置Ｐｇに
作成した包絡球５の中心である。ｄｇは包絡球５の中心
Ｐｇから干渉面５”までの距離である。ｎｇは干渉面
５”の単位法線ベクトルである。
作成した包絡球５の中心である。ｄｇは包絡球５の中心
Ｐｇから干渉面５”までの距離である。ｎｇは干渉面
５”の単位法線ベクトルである。
【００３６】図４ (b)の構成において，目標位置に作成
した包絡球５が障害物２０と接触する場合には，目標位
置Ｐｇを距離ｒ−ｄｇだけ法線ベクトルＰｇの方向に移
動する。移動した点Ｐｇ’を副目標位置とする。
した包絡球５が障害物２０と接触する場合には，目標位
置Ｐｇを距離ｒ−ｄｇだけ法線ベクトルＰｇの方向に移
動する。移動した点Ｐｇ’を副目標位置とする。
【００３７】なお，上記において，干渉面が複数ある場
合はそれぞれの単位法線ベクトルを合成した方向に手首
位置の中心および目標位置を移動する。図５は本発明で
用いるテンプレートによる経路生成方法の説明図であ
る。
合はそれぞれの単位法線ベクトルを合成した方向に手首
位置の中心および目標位置を移動する。図５は本発明で
用いるテンプレートによる経路生成方法の説明図であ
る。
【００３８】図５ (a)はテンプレートによる経路生成方
法の装置構成を示す。図５ (b)は初期位置Ｐｓから目標
位置Ｐｇに向かう直線Ｌと包絡球と同じ直径の円筒（キ
ューブＣ）を示す。図５ (c)はテンプレートにより求め
た障害物を回避する経路をあらわす。
法の装置構成を示す。図５ (b)は初期位置Ｐｓから目標
位置Ｐｇに向かう直線Ｌと包絡球と同じ直径の円筒（キ
ューブＣ）を示す。図５ (c)はテンプレートにより求め
た障害物を回避する経路をあらわす。
【００３９】図５(a) において１１は経路生成手段であ
る。１２’はテンプレート保持部である。１２”は環境
モデル保持部であって図１の障害物の配置情報保持部１
２に相当するものである。
る。１２’はテンプレート保持部である。１２”は環境
モデル保持部であって図１の障害物の配置情報保持部１
２に相当するものである。
【００４０】図５(b) において，２０は障害物である。
Ｐｓは初期位置である。Ｐｇは目標位置である。Ｃは円
筒であって初期位置Ｐｓを中心とする包絡球を目標位置
Ｐｇまで移動することにより生成される立体である。Ｌ
は，ＰｓとＰｇを結ぶ直線である。
Ｐｓは初期位置である。Ｐｇは目標位置である。Ｃは円
筒であって初期位置Ｐｓを中心とする包絡球を目標位置
Ｐｇまで移動することにより生成される立体である。Ｌ
は，ＰｓとＰｇを結ぶ直線である。
【００４１】図５(c) において，Ｐｓは初期位置であ
る。Ｐｇは目標位置である。２６はテンプレートであ
る。Ｗは包絡球の直径である。図６は経路生成のための
テンプレートの例を示す。形状の座標軸において，ｘｙ
平面は障害物の配置されている平面であり，ｚ方向はそ
の平面に垂直な方向である。
る。Ｐｇは目標位置である。２６はテンプレートであ
る。Ｗは包絡球の直径である。図６は経路生成のための
テンプレートの例を示す。形状の座標軸において，ｘｙ
平面は障害物の配置されている平面であり，ｚ方向はそ
の平面に垂直な方向である。
【００４２】グループ１は障害物の上方を通過する経路
のテンプレートの例である。グループ２は障害物の後方
を通過する経路のテンプレートの例である。グループ３
は障害物の前方を通過する経路のテンプレートの例であ
る。
のテンプレートの例である。グループ２は障害物の後方
を通過する経路のテンプレートの例である。グループ３
は障害物の前方を通過する経路のテンプレートの例であ
る。
【００４３】グループ４は障害物の左右を通過する経路
のテンプレートの例である。テンプレート保持部１２’
にはテンプレートの種類と大きさを登録する。テンプレ
ートは包絡球と同じ直径の円筒の結合として作成され
る。
のテンプレートの例である。テンプレート保持部１２’
にはテンプレートの種類と大きさを登録する。テンプレ
ートは包絡球と同じ直径の円筒の結合として作成され
る。
【００４４】経路生成に先立って，初期位置Ｐｓ（包絡
球と障害物の干渉を考慮して移動した場合には副初期位
置Ｐｓ’）と目標位置Ｐｇ（包絡球と障害物の干渉を考
慮して移動した場合には副目標位置Ｐｇ’）を結ぶ直線
Ｌを中心とする円筒Ｃを求め，障害物２０と干渉する障
害物を登録する。
球と障害物の干渉を考慮して移動した場合には副初期位
置Ｐｓ’）と目標位置Ｐｇ（包絡球と障害物の干渉を考
慮して移動した場合には副目標位置Ｐｇ’）を結ぶ直線
Ｌを中心とする円筒Ｃを求め，障害物２０と干渉する障
害物を登録する。
【００４５】図５ (c)に示すように，初期位置Ｐｓ（も
しくは副初期位置Ｐｓ’）から目標位置Ｐｇ（もしくは
副目標位置Ｐｇ’）に到る障害物２０と干渉しない経路
を構成できるテンプレートを選択し，その組み合わせに
より経路を求める（なお，テンプレートによる経路生成
についての詳細は特開平５−１２７７１８号公報参
照）。
しくは副初期位置Ｐｓ’）から目標位置Ｐｇ（もしくは
副目標位置Ｐｇ’）に到る障害物２０と干渉しない経路
を構成できるテンプレートを選択し，その組み合わせに
より経路を求める（なお，テンプレートによる経路生成
についての詳細は特開平５−１２７７１８号公報参
照）。
【００４６】図７は本発明の経路作成手段のフローチャ
ートである。図３の本発明の実施例構成の経路生成手段
の動作を説明する。必要に応じて，図２，図４を参照す
る。 Ｓ１ 目標位置，姿勢指令が入力手段により入力され
る。
ートである。図３の本発明の実施例構成の経路生成手段
の動作を説明する。必要に応じて，図２，図４を参照す
る。 Ｓ１ 目標位置，姿勢指令が入力手段により入力され
る。
【００４７】Ｓ２ マニピュレータのハンドとハンドに
よって把持されている物体（把持物体３）の全ての頂点
位置を求める。手首関節の位置と各頂点との距離を計算
し，最も長い距離ｒを半径とする包絡球５を作る。
よって把持されている物体（把持物体３）の全ての頂点
位置を求める。手首関節の位置と各頂点との距離を計算
し，最も長い距離ｒを半径とする包絡球５を作る。
【００４８】Ｓ３ 包絡球５と障害物２０との干渉チェ
ックをする。 Ｓ４ 干渉がある場合には，干渉面と包絡球の中心点
（手首関節位置（初期位置））Ｐｓと干渉面の距離ｄｓ
と干渉面の単位法線ベクトルｎｓを求める。そして，包
絡球をｎｓの方向に距離（ｒ−ｄｓ）だけ移動させる。
この移動後の包絡球の中心位置Ｐｓ’を副初期位置とす
る。
ックをする。 Ｓ４ 干渉がある場合には，干渉面と包絡球の中心点
（手首関節位置（初期位置））Ｐｓと干渉面の距離ｄｓ
と干渉面の単位法線ベクトルｎｓを求める。そして，包
絡球をｎｓの方向に距離（ｒ−ｄｓ）だけ移動させる。
この移動後の包絡球の中心位置Ｐｓ’を副初期位置とす
る。
【００４９】Ｓ５ マニピュレータの手首関節の目標位
置Ｐｇを中心として半径ｒの包絡球を作成する。障害物
との干渉チェックを行い，干渉があれば干渉面の外向き
法線ベクトルｎｇを求め，包絡球をｎｇの方向に距離
（ｒ−ｄｓ）だけ移動させ，この時の包絡球の中心位置
Ｐｇ’を副目標位置とする。
置Ｐｇを中心として半径ｒの包絡球を作成する。障害物
との干渉チェックを行い，干渉があれば干渉面の外向き
法線ベクトルｎｇを求め，包絡球をｎｇの方向に距離
（ｒ−ｄｓ）だけ移動させ，この時の包絡球の中心位置
Ｐｇ’を副目標位置とする。
【００５０】Ｓ６ 副初期位置と副目標位置を結ぶ直線
を中心軸とする半径ｒの円筒を作り，その円筒が障害物
と干渉するかチェックする。 Ｓ７ 干渉する物体があればそれを障害物として登録す
る。
を中心軸とする半径ｒの円筒を作り，その円筒が障害物
と干渉するかチェックする。 Ｓ７ 干渉する物体があればそれを障害物として登録す
る。
【００５１】Ｓ８ マニピュレータの手先に手首位置を
中心とする包絡球が付いた仮想的なマニピュレータを作
る。この手先に包絡球がついた仮想マニピュレータが登
録された障害物と干渉しないような初期位置もしくは副
初期位置と目標位置もしくは副目標位置間の経路をテン
プレートを用いて求める。
中心とする包絡球が付いた仮想的なマニピュレータを作
る。この手先に包絡球がついた仮想マニピュレータが登
録された障害物と干渉しないような初期位置もしくは副
初期位置と目標位置もしくは副目標位置間の経路をテン
プレートを用いて求める。
【００５２】Ｓ９ 求めた経路上では姿勢を任意に変え
ることができる。そこで，最も一般的な姿勢経路生成法
である一軸回転法等により経路上での姿勢を求める。 Ｓ１０求めた移動経路および経路上での姿勢を出力す
る。
ることができる。そこで，最も一般的な姿勢経路生成法
である一軸回転法等により経路上での姿勢を求める。 Ｓ１０求めた移動経路および経路上での姿勢を出力す
る。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば，障害物を回避するマニ
ュアルの手先の移動経路を自動的に高速に生成すること
ができる。そのため，マニピュレータの操作性を大幅に
向上させることができる。
ュアルの手先の移動経路を自動的に高速に生成すること
ができる。そのため，マニピュレータの操作性を大幅に
向上させることができる。
【図１】本発明の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の基本構成の動作説明図である。
【図３】本発明の装置構成の実施例を示す図である。
【図４】本発明の副初期位置，副目標位置の設定方法の
説明図である。
説明図である。
【図５】本発明で用いるテンプレートによる経路生成方
法の説明図である。
法の説明図である。
【図６】本発明の経路生成手段のテンプレートの例を示
す図である。
す図である。
【図７】本発明の経路作成手段のフローチャートを示す
図である。
図である。
【符号の説明】 １：マニピュレータ ２：手首関節 ２’：ハンド ３：把持物体 ５：包絡球 １０：マニピュレータ制御装置 １１：経路生成手段 １２：障害物の配置情報保持部 １３：マニピュレータ制御部 １５：入力手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/4093
Claims (3)
- 【請求項１】 障害物の配置情報に基づいて障害物を回
避して初期位置から目標位置までの経路を求める経路生
成手段を備えたマニピュレータの制御装置において，該
マニピュレータはアームに手首関節を備えるものであ
り，該経路生成手段は，手首関節を中心にして把持物体
を回転した時にできる包絡球を求め，障害物の配置情報
に基づいて該包絡球が移動する時に障害物との接触の有
無を判定し，該包絡球が障害物と接触しない経路を求め
ることを特徴とするマニピュレータ制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において，初期位置における該
包絡球と障害物との干渉を調べ，干渉がある場合に干渉
面と包絡球の中心が包絡球の半径以上となる位置に初期
位置を移動して副初期位置を求め，目標位置に中心を持
つ該包絡球を設定し，該包絡球と障害物との干渉の有無
を調べ，干渉がある場合には，目標位置と干渉面との距
離が包絡球の半径以上となるように目標位置を移動して
副目標位置を設定し，該副初期位置から該副目標位置に
包絡球を移動した時に障害物と干渉しない経路を求める
ことを特徴とするマニピュレータ制御装置。 - 【請求項３】 請求項１もしくは２において，初期位置
もしくは副初期位置から目標位置もしくは副目標位置に
向かう直線経路上を包絡球が移動したと仮定した時に包
絡球と障害物が干渉する障害物を登録し，該登録された
障害物に包絡球が干渉しない経路を求めることを特徴と
するマニピュレータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24097394A JPH08108383A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | マニピュレータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24097394A JPH08108383A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | マニピュレータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08108383A true JPH08108383A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17067420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24097394A Withdrawn JPH08108383A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | マニピュレータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08108383A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004043514A1 (de) * | 2004-09-08 | 2006-03-09 | Sick Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer sicherheitsrelevanten Funktion einer Maschine |
| US7110859B2 (en) | 2001-02-19 | 2006-09-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Setting method and setting apparatus for operation path for articulated robot |
| JP2009119547A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの領域監視方法および制御装置 |
| US7664570B2 (en) | 2003-04-23 | 2010-02-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for limiting the movement of a robot, and a robot equipped with said apparatus |
| JP2011500349A (ja) * | 2007-10-26 | 2011-01-06 | 本田技研工業株式会社 | リアルタイム自己衝突および障害物回避 |
| JP2011161549A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Denso Wave Inc | ロボットの動作軌跡表示装置 |
| US8396595B2 (en) | 2007-11-01 | 2013-03-12 | Honda Motor Co., Ltd. | Real-time self collision and obstacle avoidance using weighting matrix |
| US8467904B2 (en) | 2005-12-22 | 2013-06-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Reconstruction, retargetting, tracking, and estimation of pose of articulated systems |
| JP2013157562A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Yaskawa Electric Corp | 搬送システム |
| WO2014080652A1 (ja) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 把持機構の軌道生成装置、把持機構の軌道生成方法、把持機構の軌道生成プログラム、記録媒体、ロボットプログラム作成装置 |
| CN103895040A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-02 | 安凯 | 空间机械臂连杆间相互碰撞的检测方法 |
| US8924021B2 (en) | 2006-04-27 | 2014-12-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Control of robots from human motion descriptors |
| CN108115689A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-06-05 | 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司 | 一种机器人灵活性分析方法 |
| JP2018103345A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム |
| JP2020062690A (ja) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | 株式会社Ｍｕｊｉｎ | 制御装置、作業ロボット、プログラム、及び、制御方法 |
| JP2020062741A (ja) * | 2019-06-03 | 2020-04-23 | 株式会社Ｍｕｊｉｎ | 制御装置、作業ロボット、プログラム、及び、制御方法 |
| KR102590491B1 (ko) * | 2023-01-30 | 2023-10-17 | 주식회사 마키나락스 | 로봇 공정을 위한 프로그램을 생성하는 방법 |
| KR102629021B1 (ko) * | 2023-01-30 | 2024-01-25 | 주식회사 마키나락스 | 산업용 로봇의 작업 경로 생성 방법 |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP24097394A patent/JPH08108383A/ja not_active Withdrawn
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7110859B2 (en) | 2001-02-19 | 2006-09-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Setting method and setting apparatus for operation path for articulated robot |
| US7664570B2 (en) | 2003-04-23 | 2010-02-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for limiting the movement of a robot, and a robot equipped with said apparatus |
| DE102004019888B4 (de) * | 2003-04-23 | 2015-05-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Verfahren und Vorrichtung zur Begrenzung der Bewegung eines Roboters, sowie ein mit der Vorrichtung versehener Roboter |
| EP1635107B1 (de) | 2004-09-08 | 2007-02-14 | Sick Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer sicherheitsrelevanten Funktion einer Maschine |
| US7623031B2 (en) | 2004-09-08 | 2009-11-24 | Sick Ag. | Method and apparatus for the control of a safety-relevant function of a machine |
| DE102004043514A1 (de) * | 2004-09-08 | 2006-03-09 | Sick Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer sicherheitsrelevanten Funktion einer Maschine |
| US8467904B2 (en) | 2005-12-22 | 2013-06-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Reconstruction, retargetting, tracking, and estimation of pose of articulated systems |
| US8924021B2 (en) | 2006-04-27 | 2014-12-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Control of robots from human motion descriptors |
| JP2011500349A (ja) * | 2007-10-26 | 2011-01-06 | 本田技研工業株式会社 | リアルタイム自己衝突および障害物回避 |
| US8396595B2 (en) | 2007-11-01 | 2013-03-12 | Honda Motor Co., Ltd. | Real-time self collision and obstacle avoidance using weighting matrix |
| JP2009119547A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Yaskawa Electric Corp | ロボットの領域監視方法および制御装置 |
| JP2011161549A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Denso Wave Inc | ロボットの動作軌跡表示装置 |
| JP2013157562A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Yaskawa Electric Corp | 搬送システム |
| US8924118B2 (en) | 2012-01-31 | 2014-12-30 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Transfer system |
| WO2014080652A1 (ja) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 把持機構の軌道生成装置、把持機構の軌道生成方法、把持機構の軌道生成プログラム、記録媒体、ロボットプログラム作成装置 |
| CN103895040A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-02 | 安凯 | 空间机械臂连杆间相互碰撞的检测方法 |
| JP2018103345A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 川崎重工業株式会社 | ロボットシステム |
| CN108115689A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-06-05 | 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司 | 一种机器人灵活性分析方法 |
| CN108115689B (zh) * | 2017-12-31 | 2021-05-11 | 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司 | 一种机器人灵活性分析方法 |
| JP2020062690A (ja) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | 株式会社Ｍｕｊｉｎ | 制御装置、作業ロボット、プログラム、及び、制御方法 |
| US11045948B2 (en) | 2018-10-15 | 2021-06-29 | Mujin, Inc. | Control apparatus, work robot, non-transitory computer-readable medium, and control method |
| US11839977B2 (en) | 2018-10-15 | 2023-12-12 | Mujin, Inc. | Control apparatus, work robot, non-transitory computer-readable medium, and control method |
| JP2020062741A (ja) * | 2019-06-03 | 2020-04-23 | 株式会社Ｍｕｊｉｎ | 制御装置、作業ロボット、プログラム、及び、制御方法 |
| KR102590491B1 (ko) * | 2023-01-30 | 2023-10-17 | 주식회사 마키나락스 | 로봇 공정을 위한 프로그램을 생성하는 방법 |
| KR102629021B1 (ko) * | 2023-01-30 | 2024-01-25 | 주식회사 마키나락스 | 산업용 로봇의 작업 경로 생성 방법 |
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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: 20020115 |