JPH0966481A - ロボット動作評価方法及びロボット動作の評価支援装置 - Google Patents
ロボット動作評価方法及びロボット動作の評価支援装置Info
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- JPH0966481A JPH0966481A JP22504495A JP22504495A JPH0966481A JP H0966481 A JPH0966481 A JP H0966481A JP 22504495 A JP22504495 A JP 22504495A JP 22504495 A JP22504495 A JP 22504495A JP H0966481 A JPH0966481 A JP H0966481A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ロボットにトラッキング作業をさせるに当た
り、マニピュレータの好適な作業位置及び作業姿勢を容
易に決定することができるロボット動作評価方法及びこ
れを用いたロボット動作の評価支援装置を提供する。 【解決手段】トラック経路２の上の任意の点ｏにおける
接線ベクトルｄと該点で定義される可操作楕円体４との
交点Ｃとの距離を示す第１の要因係数ｐ1 と、ロボット
１の各関節に対して、可動限界端点で０、可動範囲中心
で１をとり当該端点までの距離に関する単調減少関数を
示す第２の要因係数ｐ2 と、ロボットの可到達領域を超
える時に０でそれ以外の時に１を示す第３の要因係数ｐ
3 との積で表したトラッキング性能指数ｐt を求め、当
該トラッキング性能指数ｐt が大であるほど当該ロボッ
トのトラッキング作業が望ましい姿勢であると判定す
る。
り、マニピュレータの好適な作業位置及び作業姿勢を容
易に決定することができるロボット動作評価方法及びこ
れを用いたロボット動作の評価支援装置を提供する。 【解決手段】トラック経路２の上の任意の点ｏにおける
接線ベクトルｄと該点で定義される可操作楕円体４との
交点Ｃとの距離を示す第１の要因係数ｐ1 と、ロボット
１の各関節に対して、可動限界端点で０、可動範囲中心
で１をとり当該端点までの距離に関する単調減少関数を
示す第２の要因係数ｐ2 と、ロボットの可到達領域を超
える時に０でそれ以外の時に１を示す第３の要因係数ｐ
3 との積で表したトラッキング性能指数ｐt を求め、当
該トラッキング性能指数ｐt が大であるほど当該ロボッ
トのトラッキング作業が望ましい姿勢であると判定す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットにトラッ
キング作業をさせるに当たり、マニピュレータの好適な
作業位置及び作業姿勢を容易に決定することができるロ
ボット動作評価方法及びこれを用いたロボット動作の評
価支援装置に関するものである。
キング作業をさせるに当たり、マニピュレータの好適な
作業位置及び作業姿勢を容易に決定することができるロ
ボット動作評価方法及びこれを用いたロボット動作の評
価支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ロボットを用いて、アーク溶接、ばり取
り、シーリング等の作業を行う場合、アーム先端に取付
けられた手先効果器（エンドエフェクタ）を与えられた
ワーク経路に沿って連続的に倣わせるトラッキング作業
が必要となる。トラッキング作業においては、与えられ
た経路情報だけでは必ずしも全ての手先自由度を決定す
ることができない。例えば、アーク溶接における溶接棒
周りの回転自由度、ばり取り用回転工具の回転自由度、
シーリング作業におけるシーラー周りの回転自由度など
は経路情報と本来相関がなく、経路と別な観点から決定
しなければならない。
り、シーリング等の作業を行う場合、アーム先端に取付
けられた手先効果器（エンドエフェクタ）を与えられた
ワーク経路に沿って連続的に倣わせるトラッキング作業
が必要となる。トラッキング作業においては、与えられ
た経路情報だけでは必ずしも全ての手先自由度を決定す
ることができない。例えば、アーク溶接における溶接棒
周りの回転自由度、ばり取り用回転工具の回転自由度、
シーリング作業におけるシーラー周りの回転自由度など
は経路情報と本来相関がなく、経路と別な観点から決定
しなければならない。
【０００３】また、複数のロボットにより一つのワーク
を扱う作業においては、ワーク上の経路全体のうち、そ
れぞれのロボットがトラックすべき分担範囲を何らかの
方法で決定しなければならない。
を扱う作業においては、ワーク上の経路全体のうち、そ
れぞれのロボットがトラックすべき分担範囲を何らかの
方法で決定しなければならない。
【０００４】このような問題を解決するには、ロボット
の作業姿勢の優劣を判断することが重要となる。従来よ
り、ロボットの作業姿勢の優劣を判断する方法として、
種々の手法が提案されているが、大別して次の３種類の
手法例に分けられる。
の作業姿勢の優劣を判断することが重要となる。従来よ
り、ロボットの作業姿勢の優劣を判断する方法として、
種々の手法が提案されているが、大別して次の３種類の
手法例に分けられる。
【０００５】第１の手法例は、エンドエフェクタの操作
のし易さという観点から、関節速度からエンドエフェク
タ速度までのヤコビアンにより決まる可操作性楕円体を
導き、その体積を可操作度として定義し、これを姿勢評
価の指標にしてロボットの作業姿勢の優劣を判断する
（T. Yoshikawa, "Manipulability of Robotic Mechani
sm", Int. Jour. of Robotics Research, Vol. 4, No.
2, 1985 参照）。
のし易さという観点から、関節速度からエンドエフェク
タ速度までのヤコビアンにより決まる可操作性楕円体を
導き、その体積を可操作度として定義し、これを姿勢評
価の指標にしてロボットの作業姿勢の優劣を判断する
（T. Yoshikawa, "Manipulability of Robotic Mechani
sm", Int. Jour. of Robotics Research, Vol. 4, No.
2, 1985 参照）。
【０００６】第２の手法例は、マニピュレータの関節速
度の決定の際、与えられたエンドエフェクタの速度をヤ
コビアンの一般化逆行列を用いて分解し、その不定解を
様々な観点から最適化してロボットの姿勢の優劣を判断
する［（A. Kumar and K. J.Waldron, "The Workspace
of a Mechanical Manipulator", ASME Jour. of Mechan
ical Design, 103, p.665-672, 1981）、（D. C. M. Ya
ng and T. W. Lee, "Heuristic Combinational Optimiz
ation in the Design of Manipulator Workspace", IEE
E Trans., SMC-14, 4, P. 571-580, 1984）、（H. Hana
fusa and T.Yoshikawa and Y. Nakamura, "Analysis an
d Control of Articulated Robot Armswith Redundanc
y", Prep. 8th IFAC World Congrees, XIV, p.78-83, 1
981）等参照］。
度の決定の際、与えられたエンドエフェクタの速度をヤ
コビアンの一般化逆行列を用いて分解し、その不定解を
様々な観点から最適化してロボットの姿勢の優劣を判断
する［（A. Kumar and K. J.Waldron, "The Workspace
of a Mechanical Manipulator", ASME Jour. of Mechan
ical Design, 103, p.665-672, 1981）、（D. C. M. Ya
ng and T. W. Lee, "Heuristic Combinational Optimiz
ation in the Design of Manipulator Workspace", IEE
E Trans., SMC-14, 4, P. 571-580, 1984）、（H. Hana
fusa and T.Yoshikawa and Y. Nakamura, "Analysis an
d Control of Articulated Robot Armswith Redundanc
y", Prep. 8th IFAC World Congrees, XIV, p.78-83, 1
981）等参照］。
【０００７】第３の手法例は、手先から障害物までの距
離を評価指標に取り入れることにより、衝突回避を考慮
してロボットの作業姿勢の優劣を判断する（O. Khatib
andJ. F. Le Maitre, "Dynamic Control of Manipulato
rs Operating in a ComplexEnvironment", Proc. 3rd I
nt. CISM-IFToMM Symp. p.267-282, 1978 参照）。
離を評価指標に取り入れることにより、衝突回避を考慮
してロボットの作業姿勢の優劣を判断する（O. Khatib
andJ. F. Le Maitre, "Dynamic Control of Manipulato
rs Operating in a ComplexEnvironment", Proc. 3rd I
nt. CISM-IFToMM Symp. p.267-282, 1978 参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の手法例では、いずれもエンドエフェクタの運動を特
定の方向に規定せずに、作業空間内で全方向に対して当
方であることを前提として、ロボットの作業姿勢の優劣
を判断している。よって、特定の与えられた経路を連続
的に倣うための最適性という観点が欠けている。しかも
ロボットの可動範囲等の問題が考慮されていないので、
トラッキング作業への直接的な適用が困難であった。
来の手法例では、いずれもエンドエフェクタの運動を特
定の方向に規定せずに、作業空間内で全方向に対して当
方であることを前提として、ロボットの作業姿勢の優劣
を判断している。よって、特定の与えられた経路を連続
的に倣うための最適性という観点が欠けている。しかも
ロボットの可動範囲等の問題が考慮されていないので、
トラッキング作業への直接的な適用が困難であった。
【０００９】したがって、従来、生産現場でのトラッキ
ング作業の動作計画という作業は、ロボットオペレータ
の勘と経験にのみ頼らざるを得ず、これが非常に時間と
手間がかかるという問題がある。
ング作業の動作計画という作業は、ロボットオペレータ
の勘と経験にのみ頼らざるを得ず、これが非常に時間と
手間がかかるという問題がある。
【００１０】ここにおいて本発明の解決すべき主要な目
的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、マニピ
ュレータの好適な作業位置及び作業姿勢を容易に決定す
ることができ、トラッキング作業でのロボット動作を合
理的に計画できるロボット動作評価方法及びこれを用い
たロボット動作の評価支援装置を提供するものである。
的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、マニピ
ュレータの好適な作業位置及び作業姿勢を容易に決定す
ることができ、トラッキング作業でのロボット動作を合
理的に計画できるロボット動作評価方法及びこれを用い
たロボット動作の評価支援装置を提供するものである。
【００１１】本発明の第２の目的は、ロボットオペレー
タの負担を軽減することができ、手間がかからず、短時
間でロボットの動作評価を行うことができるロボット動
作評価方法及びこれを用いたロボット動作の評価支援装
置を提供するものである。
タの負担を軽減することができ、手間がかからず、短時
間でロボットの動作評価を行うことができるロボット動
作評価方法及びこれを用いたロボット動作の評価支援装
置を提供するものである。
【００１２】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。
特に特許請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記した課題は、本発明
が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を採用す
ることにより解決され、本発明の目的を達成する。
が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を採用す
ることにより解決され、本発明の目的を達成する。
【００１４】すなわち、本発明方法の第１の特徴は、与
えられた経路をロボットがトラックするならい作業にて
データを得、当該データを処理してロボットの動作を評
価するに当たり、トラック経路上の任意の点における接
線ベクトルと該点で定義される可操作楕円体との交点と
の距離を示す第１の要因係数ｐ1 と、ロボットの各関節
に対して、可動限界端点で０、可動範囲中心で１をとり
当該端点までの距離に関する単調減少関数を示す第２の
要因係数ｐ2 と、ロボットの可到達領域を超える時に０
でそれ以外の時に１を示す第３の要因係数ｐ3 との積で
表したトラッキング性能指数ｐt を求め、当該トラッキ
ング性能指数ｐt が大であるほど当該ロボットのトラッ
キング作業が望ましい姿勢であると判定してなるロボッ
ト動作評価方法にある。
えられた経路をロボットがトラックするならい作業にて
データを得、当該データを処理してロボットの動作を評
価するに当たり、トラック経路上の任意の点における接
線ベクトルと該点で定義される可操作楕円体との交点と
の距離を示す第１の要因係数ｐ1 と、ロボットの各関節
に対して、可動限界端点で０、可動範囲中心で１をとり
当該端点までの距離に関する単調減少関数を示す第２の
要因係数ｐ2 と、ロボットの可到達領域を超える時に０
でそれ以外の時に１を示す第３の要因係数ｐ3 との積で
表したトラッキング性能指数ｐt を求め、当該トラッキ
ング性能指数ｐt が大であるほど当該ロボットのトラッ
キング作業が望ましい姿勢であると判定してなるロボッ
ト動作評価方法にある。
【００１５】本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴における第１の要因係数ｐ1 が、下記の
式（α）にて算出されてなるロボット動作評価方法にあ
る。
法の第１の特徴における第１の要因係数ｐ1 が、下記の
式（α）にて算出されてなるロボット動作評価方法にあ
る。
【数５】
【外３】
【００１６】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における第２の要因係数ｐ
2 が、下記の式（β）にて算出されてなるロボット動作
評価方法にある。
法の第１又は第２の特徴における第２の要因係数ｐ
2 が、下記の式（β）にて算出されてなるロボット動作
評価方法にある。
【数６】
【００１７】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２又は第３の特徴において、ロボットの設
置位置を決定するに当たり、ロボットの設置位置候補点
を複数決めて、それぞれの点に対してロボットのトラッ
キング性能指数ｐt を得、ロボットがトラッキングする
全域にわたってトラッキング性能指数ｐt が大きな点を
ロボットの望ましい設置位置として判定してなるロボッ
ト動作評価方法にある。
法の第１、第２又は第３の特徴において、ロボットの設
置位置を決定するに当たり、ロボットの設置位置候補点
を複数決めて、それぞれの点に対してロボットのトラッ
キング性能指数ｐt を得、ロボットがトラッキングする
全域にわたってトラッキング性能指数ｐt が大きな点を
ロボットの望ましい設置位置として判定してなるロボッ
ト動作評価方法にある。
【００１８】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、複数の
ロボットに対してワーク作業を分担するに当たり、各ロ
ボットごとにトラッキング性能指数ｐt とトラック位置
ｘとの関係を示すｐt 曲線を求めるとともに、当該ロボ
ットごとのｐt 曲線の交点又は交点近傍領域を望ましい
分担範囲の境界点又は境界領域として判定してなるロボ
ット動作評価方法にある。
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、複数の
ロボットに対してワーク作業を分担するに当たり、各ロ
ボットごとにトラッキング性能指数ｐt とトラック位置
ｘとの関係を示すｐt 曲線を求めるとともに、当該ロボ
ットごとのｐt 曲線の交点又は交点近傍領域を望ましい
分担範囲の境界点又は境界領域として判定してなるロボ
ット動作評価方法にある。
【００１９】本発明方法の第６の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴において、
ロボットが、アーク溶接作業、ばり取り作業、又はシー
リング作業を行う多関節ロボットであるロボット動作評
価方法にある。
法の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴において、
ロボットが、アーク溶接作業、ばり取り作業、又はシー
リング作業を行う多関節ロボットであるロボット動作評
価方法にある。
【００２０】本発明装置の第１の特徴は、与えられた経
路をロボットがトラックするならい作業にてデータを
得、当該データをコンピュータで処理してロボット動作
の評価を支援するロボット動作評価支援装置において、
トラック経路上の任意の点における接線ベクトルと該点
で定義される可操作楕円体との交点との距離を示す第１
の要因係数ｐ1 、ロボットの各関節に対して、可動限界
端点で０、可動範囲中心で１をとり当該端点までの距離
に関する単調減少関数を示す第２の要因係数ｐ2、及び
ロボットの可到達領域を超える時に０でそれ以外の時に
１を示す第３の要因係数ｐ3 をデータとして取り入れ、
これら３つの要因係数ｐ1 、ｐ2 、ｐ3 の積で表したト
ラッキング性能指数ｐt を求める演算手段と、前記トラ
ッキング性能指数ｐt とトラック位置ｘとの関係を示す
ｐt 曲線を、ロボット動作の評価情報として出力表示す
る出力手段と、を備えてなるロボット動作の評価支援装
置にある。
路をロボットがトラックするならい作業にてデータを
得、当該データをコンピュータで処理してロボット動作
の評価を支援するロボット動作評価支援装置において、
トラック経路上の任意の点における接線ベクトルと該点
で定義される可操作楕円体との交点との距離を示す第１
の要因係数ｐ1 、ロボットの各関節に対して、可動限界
端点で０、可動範囲中心で１をとり当該端点までの距離
に関する単調減少関数を示す第２の要因係数ｐ2、及び
ロボットの可到達領域を超える時に０でそれ以外の時に
１を示す第３の要因係数ｐ3 をデータとして取り入れ、
これら３つの要因係数ｐ1 、ｐ2 、ｐ3 の積で表したト
ラッキング性能指数ｐt を求める演算手段と、前記トラ
ッキング性能指数ｐt とトラック位置ｘとの関係を示す
ｐt 曲線を、ロボット動作の評価情報として出力表示す
る出力手段と、を備えてなるロボット動作の評価支援装
置にある。
【００２１】本発明装置の第２の特徴は、前記本発明装
置の第１の特徴における第１の要因係数ｐ1 が、下記の
式（α）にて算出してなるロボット動作の評価支援装置
にある。
置の第１の特徴における第１の要因係数ｐ1 が、下記の
式（α）にて算出してなるロボット動作の評価支援装置
にある。
【数７】
【外４】
【００２２】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２の特徴における第２の要因係数ｐ
2 が、下記の式（β）にて算出してなるロボット動作の
評価支援装置にある。
置の第１又は第２の特徴における第２の要因係数ｐ
2 が、下記の式（β）にて算出してなるロボット動作の
評価支援装置にある。
【数８】
【００２３】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２又は第３の特徴におけるロボットが、ア
ーク溶接作業、ばり取り作業、又はシーリング作業を行
う多関節ロボットであるロボット動作の評価支援装置に
ある。
置の第１、第２又は第３の特徴におけるロボットが、ア
ーク溶接作業、ばり取り作業、又はシーリング作業を行
う多関節ロボットであるロボット動作の評価支援装置に
ある。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し、本発明
を実施する上で重要となるトラッキング性能指数につい
て、より詳細に説明する。図１はトラッキング作業を行
う一般的なロボットと与えられた経路を模式的に表し、
図２は経路上の点ｏで定義される可操作性楕円体と点ｏ
での単位接線ベクトルを表している。
を実施する上で重要となるトラッキング性能指数につい
て、より詳細に説明する。図１はトラッキング作業を行
う一般的なロボットと与えられた経路を模式的に表し、
図２は経路上の点ｏで定義される可操作性楕円体と点ｏ
での単位接線ベクトルを表している。
【００２５】［トラッキング性能指数の説明］本発明で
は、図１に示すように、ロボット１によるトラッキング
作業の際、トラック経路２の上の任意の点において、以
下の項目を直接評価する。
は、図１に示すように、ロボット１によるトラッキング
作業の際、トラック経路２の上の任意の点において、以
下の項目を直接評価する。
【００２６】（ａ）特異姿勢 与えられた経路２の上の開始点Ｓから終了点Ｇまで連続
的に、その経路２の接線方向の動作を実現するに当た
り、適当な運動自由度を、常に手先が保持しうるような
ロボット姿勢を取り続ける必要がある。これは、特異姿
勢を回避する問題と関係する。
的に、その経路２の接線方向の動作を実現するに当た
り、適当な運動自由度を、常に手先が保持しうるような
ロボット姿勢を取り続ける必要がある。これは、特異姿
勢を回避する問題と関係する。
【００２７】（ｂ）トラッキングのし易さ 手先効果器（エンドエフェクタ）３の運動のしやすさは
ロボット１の姿勢に依存する。したがって、トラッキン
グ作業においては、経路２の上の任意の点において、経
路接線方向に手先を運動させ易い姿勢を確保することが
重要となる。
ロボット１の姿勢に依存する。したがって、トラッキン
グ作業においては、経路２の上の任意の点において、経
路接線方向に手先を運動させ易い姿勢を確保することが
重要となる。
【００２８】（ｃ）可動範囲 可動範囲の限界点に近づくに連れ障害物等との衝突の危
険性が増大する。したがって、可動範囲の限界点までの
距離（例えば、関節の回転角度）を考慮することが重要
となる。
険性が増大する。したがって、可動範囲の限界点までの
距離（例えば、関節の回転角度）を考慮することが重要
となる。
【００２９】（ｄ）可到達範囲 ロボット１の可到達範囲を越えた場合には、作業自体が
不可能となる。したがって、ロボット１の可到達範囲を
越えるか否かは、ロボット１の設置位置の適否判断で重
要となる。
不可能となる。したがって、ロボット１の可到達範囲を
越えるか否かは、ロボット１の設置位置の適否判断で重
要となる。
【００３０】続いて、前記条件（ａ）〜（ｄ）の評価指
標を定式化するに当たり、一般的なロボットの運動学的
関係と、与えられた経路２の上の任意の点における接線
方向ベクトルｄとを定義する。
標を定式化するに当たり、一般的なロボットの運動学的
関係と、与えられた経路２の上の任意の点における接線
方向ベクトルｄとを定義する。
【００３１】［ロボットの運動学的関係］
【外５】
【外６】
【００３２】
【数９】 ［（３）式の導出］
【外７】
【００３３】
【数１０】
【外８】
【００３４】
【数１１】
【００３５】前式（ａ１）と（ａ３）の連立方程式の解
より、座標中心ｏから交点Ｃまでの距離ｐ1 は以下の式
（ａ４）にて求められる。
より、座標中心ｏから交点Ｃまでの距離ｐ1 は以下の式
（ａ４）にて求められる。
【数１２】
【外９】
【００３６】以上の準備のもと、上記の条件（ａ）〜
（ｄ）は以下の通り定式化される。（ａ）及び（ｂ）は
同時に、ｐ1 自体により直接評価する。すなわち、式
（３）より、最小特異値σm が０に近づくほど、つまり
ロボットが特異姿勢に近づくに従ってｐ1 は小さくな
る。なお、ｐ1 は図２に示すように、可操作楕円体４を
貫く距離そのものである。
（ｄ）は以下の通り定式化される。（ａ）及び（ｂ）は
同時に、ｐ1 自体により直接評価する。すなわち、式
（３）より、最小特異値σm が０に近づくほど、つまり
ロボットが特異姿勢に近づくに従ってｐ1 は小さくな
る。なお、ｐ1 は図２に示すように、可操作楕円体４を
貫く距離そのものである。
【００３７】（ｃ）はロボット１の各関節に対して、可
動限界端点で０、可動範囲中心で１を取り、端点までの
距離に関する単調減少な関数を導入する。これにより、
衝突に対する安全率が考慮できる。一例として式（４）
にｐ2 を示す。
動限界端点で０、可動範囲中心で１を取り、端点までの
距離に関する単調減少な関数を導入する。これにより、
衝突に対する安全率が考慮できる。一例として式（４）
にｐ2 を示す。
【００３８】
【数１３】 ここでａi 、ｂi は関数の形状を変えるための適当な定
数であり、ａi は大きく設定することにより可動範囲が
大きくなり、ｂi は大きく設定することにより関数の立
ち上がりが緩やかになる。なお、図３に式（４）の曲線
例を示す。
数であり、ａi は大きく設定することにより可動範囲が
大きくなり、ｂi は大きく設定することにより関数の立
ち上がりが緩やかになる。なお、図３に式（４）の曲線
例を示す。
【００３９】（ｄ）は要因係数ｐ3 を用いて以下のごと
く表現できる。
く表現できる。
【数１４】 すなわち、可到達領域を越えるとき、逆運動学の解が存
在せず、キネマチクスエラーとなるので、この時ｐ3 を
０とする。それ以外つまり可到達領域範囲内の時は１を
与える。このように要因係数を指定することにより可到
達領域のチェックが可能となる。
在せず、キネマチクスエラーとなるので、この時ｐ3 を
０とする。それ以外つまり可到達領域範囲内の時は１を
与える。このように要因係数を指定することにより可到
達領域のチェックが可能となる。
【００４０】以上説明したことを考慮すると、前記条件
（ａ）〜（ｄ）を同時に考慮可能な指標のひとつは式
（５）に示すようにｐ1 からｐ3 までの積であり、これ
が最も自然でかつ合理的である。 ｐt ＝ ｐ1 ・ｐ2 ・ｐ3 …（５） ここで、ｐt をトラッキング性能指数と定義する。ｐt
は大きいほどロボット１のトラッキング作業が望ましい
姿勢であると判定される。
（ａ）〜（ｄ）を同時に考慮可能な指標のひとつは式
（５）に示すようにｐ1 からｐ3 までの積であり、これ
が最も自然でかつ合理的である。 ｐt ＝ ｐ1 ・ｐ2 ・ｐ3 …（５） ここで、ｐt をトラッキング性能指数と定義する。ｐt
は大きいほどロボット１のトラッキング作業が望ましい
姿勢であると判定される。
【００４１】
【実施例】以下、本発明をその装置例及び方法例に基づ
いて、より詳細に説明する。 （装置例）本装置例に係るロボット動作の評価支援装置
は、図を省略したが、与えられた経路をロボット１がト
ラックするならい作業にてデータを得、このデータを演
算処理等するコンピュータと、演算処理結果をオペレー
タに知らせるための主力手段としてのモニタ及びプリン
タとを備えている。ロボット１は、例えば、アーク溶接
作業、ばり取り作業、又はシーリング作業を行う多関節
ロボットである。
いて、より詳細に説明する。 （装置例）本装置例に係るロボット動作の評価支援装置
は、図を省略したが、与えられた経路をロボット１がト
ラックするならい作業にてデータを得、このデータを演
算処理等するコンピュータと、演算処理結果をオペレー
タに知らせるための主力手段としてのモニタ及びプリン
タとを備えている。ロボット１は、例えば、アーク溶接
作業、ばり取り作業、又はシーリング作業を行う多関節
ロボットである。
【００４２】コンピュータはトラッキング性能指数ｐt
を算出する働きをし、モニタ及びプリンタはトラッキン
グ性能指数ｐt とトラック位置ｘとの関係を示すｐt 曲
線を、ロボット動作の評価情報として出力表示する働き
をする。
を算出する働きをし、モニタ及びプリンタはトラッキン
グ性能指数ｐt とトラック位置ｘとの関係を示すｐt 曲
線を、ロボット動作の評価情報として出力表示する働き
をする。
【００４３】続いて、上記装置例に係るロボット動作の
評価支援装置を用いて、幾つかのロボット動作計画問題
を具体的に解決する方法例について説明する。なお、以
下の方法例で用いるロボット１は、便宜上、手先Ｈ、第
１の腕１ａ、第１の関節１ｂ、第２の腕２ａ及び第２の
関節２ｂからなる２自由度のアーム型ロボットとする。
評価支援装置を用いて、幾つかのロボット動作計画問題
を具体的に解決する方法例について説明する。なお、以
下の方法例で用いるロボット１は、便宜上、手先Ｈ、第
１の腕１ａ、第１の関節１ｂ、第２の腕２ａ及び第２の
関節２ｂからなる２自由度のアーム型ロボットとする。
【００４４】（方法例１）本方法例はロボット１の設定
位置候補座標Ａ点（０，１）、Ｂ点（０．２，０．８）
から望ましい設置位置を決定することを目的とする。図
４に示すように、ロボット１による作業経路Ｔが直線経
路である場合、設定位置候補 Ａ点、Ｂ点にそれぞれロ
ボット１を設置し、それぞれ別個にトラック開始点Ｓか
ら終了点Ｇまでのトラッキング性能指数ｐt 曲線をコン
ピュータにて算出し、これをモニタ又はプリンタに出力
表示する。
位置候補座標Ａ点（０，１）、Ｂ点（０．２，０．８）
から望ましい設置位置を決定することを目的とする。図
４に示すように、ロボット１による作業経路Ｔが直線経
路である場合、設定位置候補 Ａ点、Ｂ点にそれぞれロ
ボット１を設置し、それぞれ別個にトラック開始点Ｓか
ら終了点Ｇまでのトラッキング性能指数ｐt 曲線をコン
ピュータにて算出し、これをモニタ又はプリンタに出力
表示する。
【００４５】この出力表示は、例えば、図５のようにな
る。この場合、ほぼ全域に渡ってｐt が大きい方が望ま
しいロボット１の設置位置と決定する。したがって、本
方法例ではＡ点がＢ点よりも望ましいという評価判定が
得られた。
る。この場合、ほぼ全域に渡ってｐt が大きい方が望ま
しいロボット１の設置位置と決定する。したがって、本
方法例ではＡ点がＢ点よりも望ましいという評価判定が
得られた。
【００４６】（方法例２）本方法例は２つのロボットＭ
１、Ｍ２を用いてワークを行うに当たり、トラッキング
する望ましい分担範囲を決定することを目的とする。図
６に示すように、第１及び第２のロボットＭ１、Ｍ２に
よる作業経路Ｔが直線経路である場合、第１のロボット
Ｍ１を座標（０，０．５）、第２のロボットＭ２を座標
（１，０．５）に設置し、それぞれトラック開始点Ｓか
ら終了点Ｇまでのｐt 曲線ｐt1、ｐt2をコンピュータに
て算出し、これをモニタ又はプリンタに出力表示する。
１、Ｍ２を用いてワークを行うに当たり、トラッキング
する望ましい分担範囲を決定することを目的とする。図
６に示すように、第１及び第２のロボットＭ１、Ｍ２に
よる作業経路Ｔが直線経路である場合、第１のロボット
Ｍ１を座標（０，０．５）、第２のロボットＭ２を座標
（１，０．５）に設置し、それぞれトラック開始点Ｓか
ら終了点Ｇまでのｐt 曲線ｐt1、ｐt2をコンピュータに
て算出し、これをモニタ又はプリンタに出力表示する。
【００４７】この出力表示は、例えば、図７のようにな
る。この場合、各ロボットごとのｐt 曲線ｐt1、ｐt2の
交点又は交点近傍領域を望ましい分担範囲の境界点又は
境界領域として決定する。本方法例では、トラックの開
始点Ｓから中心ｏまでは第１のロボットＭ１、中心ｏか
ら終了点Ｇまでは第２のロボットＭ２が担当すべきであ
るという、極めて直感と一致する評価判定が得られた。
る。この場合、各ロボットごとのｐt 曲線ｐt1、ｐt2の
交点又は交点近傍領域を望ましい分担範囲の境界点又は
境界領域として決定する。本方法例では、トラックの開
始点Ｓから中心ｏまでは第１のロボットＭ１、中心ｏか
ら終了点Ｇまでは第２のロボットＭ２が担当すべきであ
るという、極めて直感と一致する評価判定が得られた。
【００４８】以上本発明の代表的な装置例及び方法例に
ついて説明したが、本発明は必ずしもこれらの装置例の
手段及び方法例の手法だけに限定されるものではなく、
本発明にいう目的を達成し、後述する効果を有する範囲
内において適宜変更して実施することができるものであ
る。
ついて説明したが、本発明は必ずしもこれらの装置例の
手段及び方法例の手法だけに限定されるものではなく、
本発明にいう目的を達成し、後述する効果を有する範囲
内において適宜変更して実施することができるものであ
る。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ボットにトラッキング作業をさせるに当たり、マニピュ
レータの好適な作業位置及び作業姿勢を決定するのに必
要なロボットの動作評価情報を容易に得ることができ
る。したがって、熟練ロボットオペレータの助けを借り
ずに、だれでも容易にロボット動作計画を立てることが
でき、結果として、ロボットの作業効率を向上させるこ
とができるという効果を奏する。
ボットにトラッキング作業をさせるに当たり、マニピュ
レータの好適な作業位置及び作業姿勢を決定するのに必
要なロボットの動作評価情報を容易に得ることができ
る。したがって、熟練ロボットオペレータの助けを借り
ずに、だれでも容易にロボット動作計画を立てることが
でき、結果として、ロボットの作業効率を向上させるこ
とができるという効果を奏する。
【図１】本発明にて、トラッキング作業を行う一般的な
ロボットと、与えられた経路とを模式的に表した説明図
である。
ロボットと、与えられた経路とを模式的に表した説明図
である。
【図２】本発明における第１の要因数ｐ1 の算出方法を
説明するのに用いる、経路２の上の点ｏで定義される可
操作性楕円体４と点ｏでの単位接線ベクトルを表した図
である。
説明するのに用いる、経路２の上の点ｏで定義される可
操作性楕円体４と点ｏでの単位接線ベクトルを表した図
である。
【図３】式（４）の関数をグラフ化した一例図である。
【図４】本発明の第１方法例にて、設定位置候補 Ａ
点、Ｂ点にそれぞれロボットを設置して直線経路をトラ
ックする例を示した説明図である。
点、Ｂ点にそれぞれロボットを設置して直線経路をトラ
ックする例を示した説明図である。
【図５】同上の方法例にて得られた２つのｐt 曲線を示
す曲線図である。
す曲線図である。
【図６】本発明の第２方法例にて、第１及び第２のロボ
ットＭ１、Ｍ２が直線経路をトラックする例を示した説
明図である。
ットＭ１、Ｍ２が直線経路をトラックする例を示した説
明図である。
【図７】同上の方法例にて得られた２つのｐt 曲線及び
ロボット分担範囲を示す曲線図である。
ロボット分担範囲を示す曲線図である。
１、Ｍ１、Ｍ２…ロボット １ａ、２ａ…腕（ロボット） １ｂ、２ｂ…関節（ロボット） ２、Ｔ…経路 ３…手先効果器（エンドエフェクタ） ４…可操作性楕円体 Ｈ…手先 Ｐt …トラッキング性能指数
Claims (10)
- 【請求項１】与えられた経路をロボットがトラックする
ならい作業にてデータを得、当該データを処理してロボ
ットの動作を評価するに当たり、 トラック経路上の任意の点における接線ベクトルと該点
で定義される可操作楕円体との交点との距離を示す第１
の要因係数ｐ1 と、ロボットの各関節に対して、可動限
界端点で０、可動範囲中心で１をとり当該端点までの距
離に関する単調減少関数を示す第２の要因係数ｐ2 と、
ロボットの可到達領域を超える時に０でそれ以外の時に
１を示す第３の要因係数ｐ3 との積で表したトラッキン
グ性能指数ｐt を求め、当該トラッキング性能指数ｐt
が大であるほど当該ロボットのトラッキング作業が望ま
しい姿勢であると判定する、 ことを特徴とするロボット動作評価方法。 - 【請求項２】第１の要因係数ｐ1 は、 下記の式（α）にて算出する、 ことを特徴とする請求項１に記載のロボット動作評価方
法。 【数１】 【外１】 - 【請求項３】第２の要因係数ｐ2 は、 下記の式（β）にて算出する、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット動作
評価方法。 【数２】 - 【請求項４】ロボットの設置位置を決定するに当たり、
ロボットの設置位置候補点を複数決めて、それぞれの点
に対してロボットのトラッキング性能指数ｐt を得、ロ
ボットがトラッキングする全域にわたってトラッキング
性能指数ｐtが大きな点をロボットの望ましい設置位置
として判定する、 ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のロボット
動作評価方法。 - 【請求項５】複数のロボットに対してワーク作業を分担
するに当たり、各ロボットごとにトラッキング性能指数
ｐt とトラック位置ｘとの関係を示すｐt 曲線を求める
とともに、当該ロボットごとのｐt 曲線の交点又は交点
近傍領域を望ましい分担範囲の境界点又は境界領域とし
て判定する、 ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のロボ
ット動作評価方法。 - 【請求項６】ロボットは、 アーク溶接作業、ばり取り作業、又はシーリング作業を
行う多関節ロボットである、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の
ロボット動作評価方法。 - 【請求項７】与えられた経路をロボットがトラックする
ならい作業にてデータを得、当該データをコンピュータ
で処理してロボット動作の評価を支援するロボット動作
評価支援装置において、 トラック経路上の任意の点における接線ベクトルと該点
で定義される可操作楕円体との交点との距離を示す第１
の要因係数ｐ1 、ロボットの各関節に対して、可動限界
端点で０、可動範囲中心で１をとり当該端点までの距離
に関する単調減少関数を示す第２の要因係数ｐ2 、及び
ロボットの可到達領域を超える時に０でそれ以外の時に
１を示す第３の要因係数ｐ3 をデータとして取り入れ、
これら３つの要因係数ｐ1 、ｐ2 、ｐ3 の積で表したト
ラッキング性能指数ｐt を求める演算手段と、 前記トラッキング性能指数ｐt とトラック位置ｘとの関
係を示すｐt 曲線を、ロボット動作の評価情報として出
力表示する出力手段と、を備えた、 ことを特徴とするロボット動作の評価支援装置。 - 【請求項８】第１の要因係数ｐ1 は、 下記の式（α）にて算出する、 ことを特徴とする請求項７に記載のロボット動作の評価
支援装置。 【数３】 【外２】 - 【請求項９】第２の要因係数ｐ2 は、 下記の式（β）にて算出する、 ことを特徴とする請求項７又は８に記載のロボット動作
の評価支援装置。 【数４】 - 【請求項１０】ロボットは、 アーク溶接作業、ばり取り作業、又はシーリング作業を
行う多関節ロボットである、 ことを特徴とする請求項７、８又は９に記載のロボット
動作の評価支援装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22504495A JPH0966481A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | ロボット動作評価方法及びロボット動作の評価支援装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22504495A JPH0966481A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | ロボット動作評価方法及びロボット動作の評価支援装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0966481A true JPH0966481A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16823169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22504495A Pending JPH0966481A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | ロボット動作評価方法及びロボット動作の評価支援装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0966481A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008290223A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Toyota Motor Corp | ロボットの設置位置決定装置及びロボットの設置位置決定方法 |
| WO2022230544A1 (ja) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | オムロン株式会社 | ロボット設備設計装置、方法、及びプログラム |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP22504495A patent/JPH0966481A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008290223A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Toyota Motor Corp | ロボットの設置位置決定装置及びロボットの設置位置決定方法 |
| WO2008146930A1 (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | ロボットの設置位置決定装置及びロボットの設置位置決定方法 |
| JP4730337B2 (ja) * | 2007-05-28 | 2011-07-20 | トヨタ自動車株式会社 | ロボットの設置位置決定装置及びロボットの設置位置決定方法 |
| WO2022230544A1 (ja) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | オムロン株式会社 | ロボット設備設計装置、方法、及びプログラム |
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