JPH09251320A

JPH09251320A - ロボット衝突防止システム

Info

Publication number: JPH09251320A
Application number: JP5780996A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiko Uchida; 光彦内田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な制御により同一軸上の稼動部間の衝突を
有効に防止しうるロボット衝突防止システムを提供す
る。【解決手段】同一軸上に存在する各稼動部のダイヤグラ
ムを作成し、またはダイヤグラムによる衝突予測の考え
方に基づくロジックを使用して、衝突の有無を予測し、
衝突しそうな稼動部が有ればその速度を衝突を回避でき
る速度に補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット衝突防止
システムに関し、特に、同一軸上に設置された複数の稼
動部間の衝突を簡単な制御で有効に防止できるようにし
たものである。

【０００２】

【従来の技術】直角座標型ロボットにおいて、同一軸上
に複数の独立した稼動部を設置した場合（たとえば、１
つのレール上に２つの腕を設けたような場合）には、そ
れら同一軸上にある稼動部どうしの衝突を防止するた
め、何らかの工夫が必要である。なお、その際には、通
常この種のロボットシステムは、たとえば複数のパレッ
トから部品を取り出すような単純な作業に用いられるの
で、コントローラを安価にするため、移動中の位置は関
知しないといった簡単な制御内容となっていることを考
慮に入れなければならない。

【０００３】そのための方法としては、第１に、触覚セ
ンサを稼動部間に取り付け、当該センサに反応があった
場合には全停止をかけるようにすること、第２に、相手
の稼動部が移動し終わった後その停止位置を確認してか
らもう一方の稼動部を起動する、つまり、衝突の可能性
のある稼動部間にインタロックをかけてそれらが同時に
動かさないようにすることなどが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
方法にあっては、触覚センサの設置により部品点数が増
えるのに加え、移動中の位置は関知しないという上記の
制御を前提とする限り、全停止が頻繁にかかってしま
い、作業効率やタクトタイムの点で問題がある。また、
第２の方法にあっては、稼動部を同時に動かさないの
で、作業のタクトタイムが長くなりがちであるのに加
え、制御的にもある程度複雑なものとなってしまい、さ
らには、インタロックの設定という困難な作業（ティー
チングなど）を必要とするため、その作業に手間がかか
るという問題もある。

【０００５】上記のような、単純な作業を行うロボット
システムでは、稼動部どうしの衝突防止の方法として、
当該システムをできるだけ安価に構築するため、複雑な
制御を使わずに衝突を有効に防止することができ、しか
もロボットの作業効率の低下やタクトタイムの延長など
を来さないようなものが望まれるところであるが、こう
した要請をすべて満たすシステムは、上述したとおり、
今までのところ存在しなかった。

【０００６】本発明は、同一軸上に複数の独立した稼動
部を有するロボットシステムにおける上記課題に着目し
てなされたものであり、簡単な制御により同一軸上の稼
動部間の衝突を有効に防止することができるロボット衝
突防止システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、同一軸上にそれぞれ所定の
作業を行う複数の独立した稼動部を前記軸方向にそれぞ
れ移動自在に設置し、指定された所定のデータにより前
記各稼動部の位置決め制御を行うようにしたロボット
の、前記稼動部の衝突を防止するためのシステムであっ
て、前記各稼動部の位置決め制御に用いられるデータに
より、前記複数の稼動部の各動作をシミュレートして、
前記各稼動部の衝突の有無を予測し、衝突する場合が有
ると予測される場合には、その衝突すると予測される稼
動部の指定速度を衝突を回避できる速度に補正する衝突
防止監視手段を有することを特徴とする。

【０００８】この発明にあっては、衝突防止監視手段
は、各稼動部の位置決め制御に用いられるデータによ
り、同一軸上にある複数の稼動部の各動作をシミュレー
トして、それら各稼動部の衝突の有無を予測する。その
結果、衝突する場合が有ると予測される場合には、その
衝突すると予測される稼動部の指定速度を衝突を回避で
きる速度に補正（減速）する。これにより、当該稼動部
はその補正された速度によって移動することになり、衝
突が回避される。すなわち、移動開始前に、各稼動部の
動作をシミュレートして衝突の有無を予測し、衝突しそ
うな稼動部が有ればその速度を補正するので、リアルタ
イムの監視は必要ない。

【０００９】請求項２記載の発明は、同一軸上にそれぞ
れ所定の作業を行う複数の独立した稼動部を前記軸方向
にそれぞれ移動自在に設置し、指定された所定のデータ
により前記各稼動部の位置決め制御を行うようにしたロ
ボットの、前記稼動部の衝突を防止するためのシステム
であって、前記各稼動部の位置決め制御に用いられるデ
ータにより、前記各稼動部の時間に対する位置を表わす
ダイヤグラムを作成し、得られたダイヤグラムに基づい
て前記各稼動部の衝突の有無を予測し、衝突する場合が
有ると予測される場合には、その衝突すると予測される
稼動部の指定速度をダイヤグラム上で衝突を回避できる
速度に補正する衝突防止監視手段を有することを特徴と
する。

【００１０】この発明にあっては、衝突防止監視手段
は、各稼動部の位置決め制御に用いられるデータによ
り、同一軸上にある複数の稼動部のダイヤグラムを作成
し、得られたダイヤグラムに基づいてそれら各稼動部の
衝突の有無を予測する。その結果、衝突する場合が有る
と予測される場合には、その衝突すると予測される稼動
部の指定速度をダイヤグラム上で衝突を回避できる速度
に補正（減速）する。これにより、当該稼動部はその補
正された速度によって移動することになり、衝突が回避
される。すなわち、移動開始前に、各稼動部のダイヤグ
ラムを作成して衝突の有無を予測し、衝突しそうな稼動
部が有ればその速度を補正するので、リアルタイムの監
視は必要ない。

【００１１】請求項３記載の発明は、同一軸上にそれぞ
れ所定の作業を行う複数の独立した稼動部を前記軸方向
にそれぞれ移動自在に設置し、指定された所定のデータ
により前記各稼動部の位置決め制御を行うようにしたロ
ボットの、前記稼動部の衝突を防止するためのシステム
であって、前記各稼動部の現在位置、目標位置、移動方
向、指定速度、およびスタート時間の各データにより、
所定のロジックに従って、前記各稼動部の衝突の有無を
予測し、衝突する場合が有ると予測される場合には、そ
の衝突すると予測される稼動部の指定速度を衝突を回避
できる速度に補正する衝突防止監視手段を有することを
特徴とする。

【００１２】この発明にあっては、衝突防止監視手段
は、各稼動部の現在位置、目標位置、移動方向、指定速
度、およびスタート時間の各データにより、所定のロジ
ックに従って、同一軸上にある各稼動部の衝突の有無を
予測し、衝突する場合が有ると予測される場合には、そ
の衝突すると予測される稼動部の指定速度を衝突を回避
できる速度に補正（減速）する。これにより、当該稼動
部はその補正された速度によって移動することになり、
衝突が回避される。すなわち、移動開始前に、所定の演
算により衝突の有無を予測し、衝突しそうな稼動部が有
ればその速度を補正するので、リアルタイムの監視は必
要ない。

【００１３】請求項４記載の発明は、上記請求項１、
２、または３記載の発明において、前記衝突防止監視手
段は、指定速度を補正する際に、その補正された速度で
移動させるべき終点である中間位置を設定し、この中間
位置から目標位置までの速度を衝突しない範囲でその補
正速度よりも大きくなるように再設定することを特徴と
する。

【００１４】この発明にあっては、衝突防止監視手段
は、補正された遅い速度で移動する中間位置を設定し、
その中間位置から当初の目標位置までの速度をそれより
も速く設定し直すので、当該稼動部は、移動を開始して
から中間位置までは衝突を回避できる速度に減速された
遅いスピードで移動し、それを過ぎてからは、つまり、
中間位置から当初の目標値までは、衝突しない範囲で速
くしたスピードで移動することになる。これにより、移
動時間の短縮が図られる。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明
によれば、移動開始前に、各稼動部の動作をシミュレー
トして衝突の有無を予測し、衝突しそうな稼動部が有れ
ばその速度を補正するので、衝突を有効に防止できるば
かりか、リアルタイムの監視が不要となるため、簡単な
制御で済むことになる。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、移動開始前
に、各稼動部のダイヤグラムを作成して衝突の有無を予
測し、衝突しそうな稼動部が有ればその速度を補正する
ので、衝突を有効に防止できるばかりか、リアルタイム
の監視が不要となるため、簡単な制御で済むことにな
る。

【００１７】請求項３記載の発明によれば、移動開始前
に、所定の演算により衝突の有無を予測し、衝突しそう
な稼動部が有ればその速度を補正するので、衝突を有効
に防止できるばかりか、リアルタイムの監視が不要とな
るため、簡単な制御で済むことになる。

【００１８】請求項４記載の発明によれば、上記請求項
１、２、または３記載の発明の効果に加え、中間位置を
設定し、その中間位置を過ぎてから速度を上げるので、
移動時間を短くすることができ、作業効率のアップとタ
クトタイムの短縮を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を使って、本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明のロボット衝突防止
システムの一適用例を示す概略図である。ここに示すロ
ボットシステムは、直角座標型のロボット１を有する。
このロボット１は、縦（Ｙ軸）、横（Ｘ軸）、高さ（Ｚ
軸）の三次元空間内での作業が可能なものであって、Ｙ
軸を構成する固定部２と、Ｘ軸を構成する可動部３と、
可動部３（Ｘ軸）上に設置された２つの稼動部４、５と
から構成されている。各稼動部４、５は、たとえば、そ
れぞれ独立してＺ軸を構成する腕であって、所定の場所
に設置された複数のパレットから部品を取り出すという
作業を行う。可動部３は図示しないサーボモータにより
固定部２上をＹ軸方向に移動自在であり、可動部３上の
２つの稼動部４、５は、それぞれ、後述するサーボモー
タにより可動部３上をＸ軸方向に移動自在となってい
る。可動部３および稼動部４、５の各移動は、それぞれ
サーボアンプ６、７、８を介してコントローラ９からの
指令に基づいて制御される。ここでは、各サーボアンプ
６〜８はそれぞれ位置決め制御機能を有しており、コン
トローラ９からの指令を受けると自動的にそれぞれ対応
する各部３〜５を制御し目標位置に停止させる。より具
体的には、ここで用いるサーボシステムは、コントロー
ラ９から各サーボアンプ６〜８に対し速度指令（定速時
の速度（最高速度））、加速度指令（加速時の速度の傾
斜）、移動量、起動信号を与えることによって、各部３
〜５を目標点まで移動させる制御を行うものである。な
お、コントローラ９は、各部３〜５の移動中それらの位
置や速度は何ら関知しておらず、各部３〜５が目標位置
に達したらその旨の信号を各サーボアンプ６〜８から受
け取るのみである。上記したように、こうした制御を行
うことにより、コントローラ９を安価に構成している。
また、速度指令および加速度指令はあらかじめ各サーボ
モータごとに設定しておくことが可能であり、これによ
り、より一層コントローラ９を安価に構成することがで
きる。

【００２０】２つの稼動部４、５は同一軸（Ｘ軸）上に
あってそれぞれ独立に移動自在であるから相互に衝突の
おそれがある。そのため、本案では、コントローラ９に
衝突防止監視機能を持たせている。この衝突防止監視機
能はコントローラ９内に設けた衝突防止監視部１０によ
って実現される。衝突防止監視部１０は衝突防止監視手
段として機能するものであって、後で詳述するように、
各稼動部４、５の現在の停止位置と目標位置などからダ
イヤグラムを作成して、衝突の有無を予測し、衝突のお
それが有る場合には、相互に干渉しない速度を算出し
て、衝突しない動きを作り出す機能を有している。な
お、ダイヤグラムの作成は、各稼動部４、５の動きのシ
ミュレーションとして行われるものである。

【００２１】なお、本案では、コントローラ９に衝突防
止監視機能を持たせているが、これは余計なパソコンな
どの追加をなくしてシステムを安価に構成するためであ
って、これに限定されるわけではない。たとえば、多少
のコストアップが許容される場合には、衝突のおそれの
ある稼動部４、５のサーボアンプ７、８と通常のコント
ローラとの間に本案の衝突防止監視部１０と同様の機能
を持った衝突防止監視装置（汎用パソコンなどで構成さ
れる）を接続することも可能である。

【００２２】図２は衝突防止監視部１０を中心とするシ
ステム構成のブロック図である。衝突防止監視部１０
は、ダイヤグラムの設定に必要なデータを入力し設定す
るデータ設定インタフェース１１と、データ設定インタ
フェース１１で設定されたデータによりダイヤグラムを
作成し、得られたダイヤグラムに基づいて衝突の予測と
回避の演算を行う衝突予測回避演算部１２と、衝突予測
回避演算部１２の結果に基づいて実際の各稼動部４、５
の動作プログラムを作成し、メモリに保持する動作プロ
グラム作成保持部１３と、動作プログラム作成保持部１
３で保持されている動作プログラムに従って各稼動部
４、５のサーボアンプ７、８に必要な指令を出す位置決
め制御部１４と、データ設定インタフェース１１および
動作プログラム作成保持部１３の各処理結果を受け取
り、外部のモニタ１６に出力するモニタインタフェース
１５とを有している。データ設定インタフェース１１は
コントローラ９の本体部９ａと接続されている。このと
きの本体部９ａはデータ設定用装置として機能してい
る。本体部９ａから衝突防止監視部１０（データ設定イ
ンタフェース１１）へは、各サーボアンプ７、８向けの
速度指令、加速度指令、移動量、起動信号が送られる。
衝突予測回避演算部１２は、それらのデータの中から、
所定の必要なデータを取り込んで、後述する所定の衝突
予測回避演算を行う。なお、各サーボアンプ７、８は各
稼動部４、５を駆動するサーボモータ１７、１８にそれ
ぞれ接続され、各稼動部４、５の位置情報は各サーボモ
ータ１７、１８に取り付けられたエンコーダ１９、２０
によってそれぞれ検出され、対応する各サーボアンプ
７、８にそれぞれフィードバックされるようになってい
る。

【００２３】次に、衝突防止監視部１０の動作を、衝突
予測回避演算部１２での処理を中心に説明するが、ここ
では、その動作の詳細を説明する前に、その概略を簡単
に説明しておく。

【００２４】ここでは、簡単化のため、たとえば、図３
に示すように、稼動部４、５の目標位置として、パレッ
ト２１の設置位置に対応して５つの目標位置Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅがある場合を考える。なお、位置Ｉは稼動部
４の原位置である（また、稼動部４と５の共通の原点と
もなっている）。この場合において、稼動部４（原位置
＝Ｉ）が、位置Ｉ→位置Ｂ（作業）→位置Ｉと移動し、
また、稼動部５（原位置＝Ａ）が、位置Ａ（作業）→位
置Ｃ（作業）→位置Ｅ（作業）と移動するものとし、こ
のときの各稼動部４、５のダイヤグラムがたとえば図４
に実線で示すようなものである場合を想定する。

【００２５】この場合には、各稼動部４、５を同時に起
動すると、稼動部４が移動して作業中（停止中）の稼動
部５に衝突することになる（衝突点は丸で囲ってある。
以下、同様）。そこで、衝突を避けるため、図４中に点
線で示すように、稼動部４を指定速度に立ち上げるので
はなく、稼動部４の走行速度を落とすことで、衝突を回
避する。そして、稼動部５が動き出すと、稼動部４の速
度をもとの指定速度に上げて、スピードアップを図る。
より具体的には、中間位置Ｍを設定し、その中間位置Ｍ
までは遅い速度で動き、中間位置Ｍを過ぎればもとの指
定速度で動くようにする。中間位置Ｍは、たとえば、予
測される衝突位置（ここでは、稼動部５の作業位置Ａ）
に決定される。このように、衝突する側の稼動部の速度
を相互に干渉しない速度に補正して、ダイヤグラム上で
軌跡が重ならないような動きを作ってやれば、実際にも
衝突が有効に防止されることになる。なお、ここでは、
簡単化のため、各稼動部４、５の速度指令、つまり定速
時の走行速度はすべて同じであるとしている。

【００２６】なお、ダイヤグラムの作成に際し、稼動部
４、５の移動距離は、加速中の移動距離をＤ1 、定速走
行中の移動距離をＤ2 、減速中の移動距離をＤ3 とすれ
ば、これら各距離Ｄ1 〜Ｄ3 を加算することによって得
られる。各距離Ｄ1 〜Ｄ3 はそれぞれ次の式によって与
えられる。Ｄ1 ＝ａ×ｔ² （０≦ｔ＜加速終了時間）Ｄ2 ＝ｖ×ｔ（加速終了時間≦ｔ＜減速開始時間）Ｄ3 ＝ｖ×ｔ−ａ×ｔ² （減速開始時間≦ｔ≦停止時
間）ここで、ａ：加減速度ｖ：最高速度よって、各稼動部４、５の位置は、それぞれ、移動前の
原点からの距離に時間の経過によりＤ1 〜Ｄ3 を加算す
ることによって与えられる。なお、上記の移動距離は移
動方向を考慮したものとなっており、たとえば、Ｘ軸の
正の方向に移動する場合にはプラス（＋）、負の方向に
移動する場合にはマイナス（−）の符号をそれぞれ付す
ようになっている。また、上記の式の計算にあたって必
要となる量（加速終了時間、減速開始時間、停止時間）
は、一番最初の計算時には入力されたデータからサーボ
アンプ（ドライバ）によって算出され、「衝突する」な
どの判断があった場合には衝突防止監視部１０で安全量
を計算して出力する。

【００２７】以下に、図５〜図８のフローチャートを用
いて、衝突防止監視部１０の動作を説明する。なお、以
下に示す処理は、実際にダイヤグラムを作成するのでは
なく、上記したようなダイヤグラムによる衝突予測の考
え方から、衝突予測に有用な判定基準を導出し、それを
利用したものであって、実際にダイヤグラムを作成する
場合よりも演算が省略、簡単化され、処理時間の短縮が
図られている。

【００２８】図５は衝突防止監視部１０の動作を示すメ
インフローチャートである。

【００２９】まず、衝突予測回避演算部１２で、移動中
の稼動部４、５があるかどうかを判断する（ステップＳ
１）。この判断は、サーボアンプ７、８から目標位置到
達信号が出されているかどうかをみることによって行わ
れる。この判断の結果としてＮＯの場合、すなわち、監
視している稼動部４、５が共に移動を停止している場合
に限り、ステップＳ２以下の衝突回避のための一連の処
理に移行する。なぜなら、各稼動部４、５が動き出す前
にあらかじめ衝突の有無を予測し、衝突を回避するため
の速度パターンを作ることが目的だからである。

【００３０】ステップＳ１で各稼動部４、５が停止して
いると判断されると、衝突予測回避演算部１２は、各稼
動部４、５のその停止位置を把握し（ステップＳ２）、
さらに、各稼動部４、５の次の移動量を取得する（ステ
ップＳ３）。各稼動部４、５の停止している位置は、上
記したように、各稼動部４、５の前回の移動量から算出
される。また、各稼動部４、５の次の移動量は、コント
ローラ９から与えられるデータの中に含まれているの
で、それを取り込む。なお、移動量は、上記のように、
移動方向を考慮したものになっている。

【００３１】必要なデータの取り込みが終了すると、そ
れらのデータに基づいて衝突予測演算を行い（ステップ
Ｓ４）、その結果により衝突が有るかどうかを判断する
（ステップＳ５）。そして、衝突が有ると予測される場
合には、その衝突を回避するための演算処理を行って
（ステップＳ６）、ステップＳ７に進むが、衝突が無い
と予測される場合には、ステップＳ６の処理を行うこと
なく、ただちにステップＳ７に進む。なお、ステップＳ
４の衝突予測演算処理は図６と図７のフローチャートを
用いて、また、ステップＳの衝突回避演算処理は図８の
フローチャートを用いて、それぞれ後で詳細に説明す
る。以上のステップＳ１〜ステップＳ６の処理は衝突予
測回避演算部１２で実行される。

【００３２】ステップＳ７は、動作プログラム作成保持
部１３で実行され、衝突予測回避演算部１２の演算結果
（衝突の有無、および衝突有る場合には衝突回避速度、
中間位置）に基づいて、各稼動部４、５を動作させうる
状態、すなわち各稼動部４、５の速度、加速度、移動量
を決定して、動作プログラムを作成する。作成した動作
プログラムは、内蔵するメモリの所定の領域に保存して
おく。

【００３３】その後、位置決め制御部１４は、動作プロ
グラム作成保持部１３で作成した動作プログラムに従っ
て、各稼動部４、５のサーボモータ７、８に制御信号
（移動量、起動信号など）を出力して、各稼動部４、５
の動作を開始させる（ステップＳ８）。

【００３４】以上のステップＳ１〜ステップＳ８の一連
の処理は、ロボット１の停止指令を入力するなどして作
業を終了するまで繰り返される（ステップＳ９）。

【００３５】図６は図５中の衝突予測演算処理のフロー
チャートである。まず、ステップＳ２で把握した位置情
報とステップＳ３で取得した移動量情報とから、各稼動
部４、５の移動先、すなわち目標位置を算出する（ステ
ップＳ１１）。

【００３６】その後、たとえばＸ軸の原点に近い方の稼
動部４を基準として、その稼動部４の移動先（目標位
置）が他方の稼動部５の移動前の位置（現在の停止位
置）を通過するかまたはそれと同一かどうかを判断する
（ステップＳ１２）。そして、この判断の結果としてＹ
ＥＳの場合には、さらに、稼動部４の停止点（目標位
置）が他方の稼動部５の移動後の位置（目標位置）を通
過するかまたはそれと同一かどうかを判断する（ステッ
プＳ１３）。この判断の結果としてＹＥＳの場合には、
図９に示すように、稼動部４は停止している他方の稼動
部５に衝突するものと予測する（ステップＳ１８）。こ
の場合の衝突パターンを「Ｐパターン衝突」と呼ぶこと
にする。図９には、例として、２つのＰパターン衝突の
事例を示してある。

【００３７】これに対し、ステップＳ１３の判断の結果
としてＮＯの場合には、さらに衝突判定演算を行って衝
突点の有無を求め（ステップＳ１４）、この結果により
衝突有りかどうかを判断する（ステップＳ１５）。この
判断の結果として衝突有りの場合には、図１０に示すよ
うに、稼動部４が他方の稼動部５に追いついて衝突する
ものと予測する（ステップＳ１９）。この場合の衝突パ
ターンを「Ｑパターン衝突」と呼ぶことにする。図１０
には、例として、２つのＱパターン衝突の事例を示して
ある。なお、ステップＳ１５の判断の結果として衝突無
しの場合には、最終的に衝突点はないものと判断する
（ステップＳ２１）。

【００３８】ステップＳ１４の衝突判定演算処理の内容
は、図７のフローチャートに示すとおりである。まず、
稼動部４と稼動部５の指定速度に差が有るかどうか（ス
テップＳ３１）、両者のスタート時間（時刻）に差が有
るかどうか（ステップＳ３２）をそれぞれ判断する。こ
れらの判断の結果として両者の速度に差が無くかつスタ
ート時間にも差が無い場合には、衝突のおそれはないの
で、衝突点は無いものと判断する（ステップＳ３６）。

【００３９】これに対し、両者の速度に差が有る場合、
または、両者の速度に差は無くてもスタート時間に差が
有る場合には、衝突する可能性があるので、さらに検討
すべく、各稼動部４、５の移動位置を近似計算する（ス
テップＳ３３）。このときの位置の近似計算は、稼動部
４の位置をｄ1 、稼動部５の位置をｄ2 とすると、それ
ぞれ下記の式によって求められる。ｄ1 ＝ｄ₀₁＋ｖ1 ×ｔｄ2 ＝ｄ₀₂＋ｖ2 （ｔ−ｔ₀）ここで、ｄ₀₁：稼動部４の移動前の原点からの距離ｄ₀₂：稼動部５の移動前の原点からの距離ｖ1 ：稼動部４の指定速度ｖ2 ：稼動部５の指定速度ｔ₀：稼動部５の稼動部４に対するスタート時間の差（稼動部５が稼動部４より早く動き出す場合はｔ₀＜
０、遅く動き出す場合はｔ₀＞０、同時の場合はｔ₀＝
０）このように加減速を考慮せずに等速移動だけを前提に位
置を求める近似計算とすることで、計算時間を短縮でき
る。ステップＳ３３の計算は、たとえば、各稼動部４、
５のどちらか一方が目標位置に到達するまで行われる。

【００４０】その後、ステップＳ３３の計算結果に基づ
いて、各稼動部４、５の位置に一致点が有るかどうかを
判断する（ステップＳ３４）。この判断の結果としてＹ
ＥＳの場合には、稼動部４、５の軌跡（ダイヤグラム）
が交わることになるため、衝突点（Ｑパターン衝突、図
１０参照）が有るものと判断する（ステップＳ３５）。
これに対し、ＮＯの場合には、交点がないので、衝突点
は無いものと判断する（ステップＳ３６）。

【００４１】なお、ステップＳ３３とステップＳ３４に
ついては、演算時間の短縮のため、ある時点における各
稼動部４、５の位置をそれぞれ近似計算するたびに両者
の結果を比較し、一致した場合にはただちにそれ以降の
近似計算を終了するということも可能である。

【００４２】一方、ステップＳ１２の判断の結果として
ＮＯの場合には、さらに各稼動部４、５の移動方向が同
一かどうかを判断する（ステップＳ１６）。この判断の
結果としてＹＥＳの場合には、同一方向に移動し位置的
にも衝突のおそれがないので、最終的に衝突点は無いも
のと判断する（ステップＳ２１）。

【００４３】これに対し、ステップＳ１６の判断の結果
としてＮＯの場合には、両者がそれぞれ互いに接近する
方向に移動し衝突の可能性があるので、さらに、稼動部
４の停止点（目標位置）が他方の稼動部５の移動後の位
置（目標位置）を通過するかまたはそれと同一かどうか
を判断する（ステップＳ１７）。この判断の結果として
ＹＥＳの場合には、図１１に示すように、稼動部４は他
方の稼動部５と正面衝突するものと予測する（ステップ
Ｓ２０）。この場合の衝突パターンを「Ｒパターン衝
突」と呼ぶことにする。図１１には、例として、２つの
Ｒパターン衝突の事例を示してある。

【００４４】図８は図５中の衝突回避演算処理のフロー
チャートである。なお、この処理は、上記したように、
衝突有りと予測される場合にのみ実行されるものであ
る。まず、予測される衝突のパターンがＲパターン衝突
（正面衝突の場合）かどうかを判断する（ステップＳ４
１）。この判断の結果としてＲパターン衝突でない場
合、すなわち、Ｐパターン衝突またはＱパターン衝突の
場合には、さらに、稼動部４と稼動部５のスタート時間
に差が有るかどうかを判断する（ステップＳ４２）。そ
して、この判断の結果としてスタート時間に差が無い場
合には、各稼動部４、５の速度を同じに設定する（ステ
ップＳ４３）。これにより、両者は同じ方向に同じ速度
で動くことになるので、稼動部４が稼動部５に衝突（追
突）するおそれはなくなる。

【００４５】これに対し、ステップＳ４２の判断の結果
としてスタート時間に差が有る場合には、スタート時間
が遅い方の稼動部が動き出すまでにスタート時間が早い
方の稼動部がそれに衝突しないような速度（衝突回避速
度）を計算し、設定する（ステップＳ４４）。具体的に
は、衝突回避速度をｖ′、各稼動部４、５の移動前の距
離の差をＤ0 （＝ｄ₀₂−ｄ₀₁）とすると、衝突回避速度
ｖ′は、下記の式の範囲内で設定される。ｖ′＜（Ｄ0 ／ｔ₀）このように、スタート時間が早い方の稼動部の速度を当
初の指定速度よりも下げて他方がスタートするまでにぶ
つからないような速度に変えることによって、衝突（追
突）のおそれはなくなる（図４参照）。

【００４６】その後、ステップＳ４４で求めた衝突回避
速度ｖ′で移動すべき終点である中間点Ｍを決定し（ス
テップＳ４５）、さらに、その中間点Ｍから当初の目標
位置に到達するまでに相手の稼動部に衝突しないような
第２の衝突回避速度ｖ″を計算する（ステップＳ４
６）。中間点Ｍとしては、たとえば、相手のスタート前
の停止位置でもよいし、また、相手がスタートしてから
所定時間（同時を含む）後の位置という規定の仕方でも
よい。また、衝突回避速度ｖ″については、スタート後
の相手と衝突しない範囲内であればよく、たとえば、自
己の当初の指定速度でも、相手と同じ速度でもよい（図
４参照）。少なくとも、相手が動き出している以上、衝
突回避速度ｖ″は前段階の衝突回避速度をｖ′よりも大
きくすることが可能であり、時間短縮のためには、相手
がスタートした後の衝突回避速度ｖ″をできるだけ大き
く設定することが望ましい。

【００４７】一方、ステップＳ４１の判断の結果として
ＹＥＳの場合、すなわち、Ｒパターン衝突（正面衝突）
の場合には、速度の補正では対応できないので、衝突判
断をする時に主とする軸（稼動部）を優先させ、その作
業が終了するまで他方の軸（稼動部）を停止させておく
（ステップＳ４７）。

【００４８】したがって、本案によれば、各稼動部４、
５の移動量をリアルタイムで監視するのではなく、ダイ
ヤグラムを作成し、またはダイヤグラムによる衝突予測
の考え方に基づくロジックを使用して、衝突の有無を予
測し、衝突しそうな稼動部が有ればその速度を補正する
ようにしたので、衝突を有効に防止することができ、か
つ、リアルタイムの監視が不要となるため簡単な制御で
済むことになる。

【００４９】また、従来のように稼動部５が動き終わっ
てから稼動部４が動くという方法ではタクトタイムが間
に合わないおそれがあるが、本案では、衝突が予測され
る場合には速度を落とすだけで、移動自体はさせるの
で、タクトタイムの条件も容易にクリアすることができ
る。しかも、中間点Ｍを設定し、その中間点Ｍを通過し
た後は速度を上げるので、より一層タクトタイムの改善
が図られる。

【００５０】なお、ここでは、同一軸上に２つの稼動部
４、５が存在する場合を例にとって説明したが、これに
限定されるわけではなく、本発明は稼動部の設置数が３
つ以上の場合にももちろん適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロボット衝突防止システムの一適用例
を示す概略図である。

【図２】図１中の衝突防止監視部を中心とするシステム
構成のブロック図である。

【図３】稼動部の動作の一例を示す図である。

【図４】図３の例における各稼動部のダイヤグラムの例
を示す図である。

【図５】図１中の衝突防止監視部の動作を示すメインフ
ローチャートである。

【図６】図５中の衝突予測演算処理のフローチャートで
ある。

【図７】図６中の衝突判定演算処理の内容を示すフロー
チャートである。

【図８】図５中の衝突回避演算処理のフローチャートで
ある。

【図９】Ｐパターン衝突の例を示す図である。

【図１０】Ｑパターン衝突の例を示す図である。

【図１１】Ｒパターン衝突の例を示す図である。

【符号の説明】

４、５…稼動部７、８…サーボアンプ９…コントローラ１０…衝突防止監視部（衝突防止監視手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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 23/02 0360−3ＨＧ０５Ｂ 23/02 ＲＧ０５Ｄ 3/12 ３０６Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０６Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一軸上にそれぞれ所定の作業を行う複数
の独立した稼動部（４、５）を前記軸方向にそれぞれ移
動自在に設置し、指定された所定のデータにより前記各
稼動部（４、５）の位置決め制御を行うようにしたロボ
ットの、前記稼動部（４、５）の衝突を防止するための
システムであって、前記各稼動部（４、５）の位置決め制御に用いられるデ
ータにより、前記複数の稼動部（４、５）の各動作をシ
ミュレートして、前記各稼動部（４、５）の衝突の有無
を予測し、衝突する場合が有ると予測される場合には、
その衝突すると予測される稼動部（４、５）の指定速度
を衝突を回避できる速度に補正する衝突防止監視手段
（１０）を有することを特徴とするロボット衝突防止シ
ステム。
【請求項２】同一軸上にそれぞれ所定の作業を行う複数
の独立した稼動部（４、５）を前記軸方向にそれぞれ移
動自在に設置し、指定された所定のデータにより前記各
稼動部（４、５）の位置決め制御を行うようにしたロボ
ットの、前記稼動部（４、５）の衝突を防止するための
システムであって、前記各稼動部（４、５）の位置決め制御に用いられるデ
ータにより、前記各稼動部（４、５）の時間に対する位
置を表わすダイヤグラムを作成し、得られたダイヤグラ
ムに基づいて前記各稼動部（４、５）の衝突の有無を予
測し、衝突する場合が有ると予測される場合には、その
衝突すると予測される稼動部（４、５）の指定速度をダ
イヤグラム上で衝突を回避できる速度に補正する衝突防
止監視手段（１０）を有することを特徴とするロボット
衝突防止システム。
【請求項３】同一軸上にそれぞれ所定の作業を行う複数
の独立した稼動部（４、５）を前記軸方向にそれぞれ移
動自在に設置し、指定された所定のデータにより前記各
稼動部（４、５）の位置決め制御を行うようにしたロボ
ットの、前記稼動部（４、５）の衝突を防止するための
システムであって、前記各稼動部（４、５）の現在位置、目標位置、移動方
向、指定速度、およびスタート時間の各データにより、
所定のロジックに従って、前記各稼動部（４、５）の衝
突の有無を予測し、衝突する場合が有ると予測される場
合には、その衝突すると予測される稼動部（４、５）の
指定速度を衝突を回避できる速度に補正する衝突防止監
視手段（１０）を有することを特徴とするロボット衝突
防止システム。
【請求項４】前記衝突防止監視手段（１０）は、指定速
度を補正する際に、その補正された速度で移動させるべ
き終点である中間位置を設定し、この中間位置から目標
位置までの速度を衝突しない範囲でその補正速度よりも
大きくなるように再設定することを特徴とする請求項
１、２、または３記載のロボット衝突防止システム。