JPH10333723A - 多自由度マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並びにそれを実行するためのプログラムを格納した記録媒体 - Google Patents
多自由度マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並びにそれを実行するためのプログラムを格納した記録媒体Info
- Publication number
- JPH10333723A JPH10333723A JP13734897A JP13734897A JPH10333723A JP H10333723 A JPH10333723 A JP H10333723A JP 13734897 A JP13734897 A JP 13734897A JP 13734897 A JP13734897 A JP 13734897A JP H10333723 A JPH10333723 A JP H10333723A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- link
- manipulator
- joint angle
- links
- hand
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 演算量削減により計算時間を高速化し、冗長
多自由度マニピュレータにも適用でき、また人間により
簡単に変換式を導出できる多自由度マニピュレータの位
置決めを行う。 【解決手段】 手先位置姿勢情報１とマニピュレータの
全体形状の指定値２とから、全体形状を指定するための
解曲線を求め（３）、全リンクの端点が当該解曲線上に
配置される様にリンク端点位置を算出し（４）、隣接す
る２リンクのリンク端点と根元側リンクの姿勢とから２
リンク間の関節角を算出する（５）。そして、この関節
角から手先側リンクの姿勢を求め（６）、リンク毎に根
元から手先まで逐次的に上記関節角とリンク姿勢を繰返
し算出して全関節角を求める（８）。こうすることによ
り、６自由度を越える超多自由度に対応でき、また位置
決めの算出が高速化可能となる。
多自由度マニピュレータにも適用でき、また人間により
簡単に変換式を導出できる多自由度マニピュレータの位
置決めを行う。 【解決手段】 手先位置姿勢情報１とマニピュレータの
全体形状の指定値２とから、全体形状を指定するための
解曲線を求め（３）、全リンクの端点が当該解曲線上に
配置される様にリンク端点位置を算出し（４）、隣接す
る２リンクのリンク端点と根元側リンクの姿勢とから２
リンク間の関節角を算出する（５）。そして、この関節
角から手先側リンクの姿勢を求め（６）、リンク毎に根
元から手先まで逐次的に上記関節角とリンク姿勢を繰返
し算出して全関節角を求める（８）。こうすることによ
り、６自由度を越える超多自由度に対応でき、また位置
決めの算出が高速化可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多自由度マニピュレ
ータの位置決め装置及び位置決め方法並びにそれを実行
するためのプログラムを格納した記録媒体に関し、特に
産業用ロボット、原子力ロボッ卜、宇宙ロボット等で１
関節に２以上の自由度を持つリンクを複数接続した多自
由度マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並
びにそれを実行するためのプログラムを格納した記録媒
体に関する。
ータの位置決め装置及び位置決め方法並びにそれを実行
するためのプログラムを格納した記録媒体に関し、特に
産業用ロボット、原子力ロボッ卜、宇宙ロボット等で１
関節に２以上の自由度を持つリンクを複数接続した多自
由度マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並
びにそれを実行するためのプログラムを格納した記録媒
体に関する。
【０００２】
【従来の技術】マニピュレータは駆動関節角情報を与え
ることにより制御されるものである。オペレータによる
マニピュレータの動作指示容易化のためには、手先の位
置姿勢を用いた指示方式が必要である。そのために手先
位置姿勢情報を駆動関節角情報に変換する（以下逆変換
と呼ぶ）ことが必要となる。位置決め装置においては、
この逆変換の計算手段の簡単化、高速化が要求される。
ることにより制御されるものである。オペレータによる
マニピュレータの動作指示容易化のためには、手先の位
置姿勢を用いた指示方式が必要である。そのために手先
位置姿勢情報を駆動関節角情報に変換する（以下逆変換
と呼ぶ）ことが必要となる。位置決め装置においては、
この逆変換の計算手段の簡単化、高速化が要求される。
【０００３】近年、多自由度マニピュレータの位置決め
装置の逆変換の計算手段の構成として「ロボット・マニ
ピュレータ、昭和５９年、コロナ社発行、６２〜８１
頁」が知られている。当該文献記載の構成を図９に示
す。
装置の逆変換の計算手段の構成として「ロボット・マニ
ピュレータ、昭和５９年、コロナ社発行、６２〜８１
頁」が知られている。当該文献記載の構成を図９に示
す。
【０００４】すなわち、マニピュレータの手先の位置姿
勢情報１を用いて、各駆動関節角計算手段２１〜２ｎに
て全駆動関節角の解７が出力される。各駆動関節角を求
める変換式は人間によって個別に導出する必要がある。
勢情報１を用いて、各駆動関節角計算手段２１〜２ｎに
て全駆動関節角の解７が出力される。各駆動関節角を求
める変換式は人間によって個別に導出する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べた構成では
６以下の自由度を持つマニピュレータに対して解析的に
駆動関節角を求めることができるが、自由度の増加に伴
い計算量が増加するという課題があった。また、関節駆
動角を求める変換式は人間により導出する必要があり変
換式を導出するために幾何学的な直感が要求されるた
め、変換式の導出には工数がかかるという課題があっ
た。
６以下の自由度を持つマニピュレータに対して解析的に
駆動関節角を求めることができるが、自由度の増加に伴
い計算量が増加するという課題があった。また、関節駆
動角を求める変換式は人間により導出する必要があり変
換式を導出するために幾何学的な直感が要求されるた
め、変換式の導出には工数がかかるという課題があっ
た。
【０００６】従来の構成では、７以上の冗長自由度を有
するマニピュレータに適用する場合、解析的に駆動関節
角を求めることができず、駆動関節角の解を繰り返し演
算により求める必要があり、さらに計算量が増加すると
いう課題があった。
するマニピュレータに適用する場合、解析的に駆動関節
角を求めることができず、駆動関節角の解を繰り返し演
算により求める必要があり、さらに計算量が増加すると
いう課題があった。
【０００７】本発明の目的は、演算量削減により計算時
間を高速化し、冗長多自由度マニピュレータにも適用で
き、また人間により簡単に変換式を導出できる多自由度
マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並びに
それを実行するためのプログラムを格納した記録媒体を
提供することである。
間を高速化し、冗長多自由度マニピュレータにも適用で
き、また人間により簡単に変換式を導出できる多自由度
マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並びに
それを実行するためのプログラムを格納した記録媒体を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、１間接
に２以上の自由度を持つリンクを複数接続した多自由度
マニピュレータの位置決め装置であって、前記マニピュ
レータの手先位置姿勢情報及び全体形状の指定値から解
曲線を求める解曲線計算手段と、前記リンクの全リンク
端点が前記解曲線上に配置されるよう前記リンク端点の
位置を定めるリンク端点位置計算手段と、隣接する２リ
ンクのリンク端点位置と根元側リンクの姿勢とから前記
２リンク間の駆動関節角を求める駆動関節角計算手段
と、前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿
勢を求めるリンク姿勢計算手段と、前記リンク毎に根元
から手先まで逐次的に上記関節角計算手段と上記リンク
姿勢計算手段とを動作制御せしめて全関節角を求める演
算制御手段とを含むことを特徴とする多自由度マニピュ
レータの位置決め装置が得られる。
に２以上の自由度を持つリンクを複数接続した多自由度
マニピュレータの位置決め装置であって、前記マニピュ
レータの手先位置姿勢情報及び全体形状の指定値から解
曲線を求める解曲線計算手段と、前記リンクの全リンク
端点が前記解曲線上に配置されるよう前記リンク端点の
位置を定めるリンク端点位置計算手段と、隣接する２リ
ンクのリンク端点位置と根元側リンクの姿勢とから前記
２リンク間の駆動関節角を求める駆動関節角計算手段
と、前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿
勢を求めるリンク姿勢計算手段と、前記リンク毎に根元
から手先まで逐次的に上記関節角計算手段と上記リンク
姿勢計算手段とを動作制御せしめて全関節角を求める演
算制御手段とを含むことを特徴とする多自由度マニピュ
レータの位置決め装置が得られる。
【０００９】そして、前記マニピュレータの全体形状
を、前記手先リンクの根元側端点とロボット本体が設置
されたリンクの手先側端点を通る直線と、この直線と直
交し予め定められた基準方向に対して指定した角度で交
わるベクトルとにより張られる平面上に、全リンクの端
点を配置するように指定することを特徴とする。
を、前記手先リンクの根元側端点とロボット本体が設置
されたリンクの手先側端点を通る直線と、この直線と直
交し予め定められた基準方向に対して指定した角度で交
わるベクトルとにより張られる平面上に、全リンクの端
点を配置するように指定することを特徴とする。
【００１０】また、前記マニピュレータの全体形状を、
前記手先リンクの根元側端点と、手先側端点と、ロボッ
ト本体が設置されたリンクの手先側端点とを通る平面上
に、全リンクの端点を配置するように指定することを特
徴とする。
前記手先リンクの根元側端点と、手先側端点と、ロボッ
ト本体が設置されたリンクの手先側端点とを通る平面上
に、全リンクの端点を配置するように指定することを特
徴とする。
【００１１】更に、前記マニピュレータの全体形状を、
手先位置姿勢とロボット本体が設置されたリンクの姿勢
とから求まるマニピュレータの全リンク長と同じ長さの
３次元曲線上に、全リンク端点を配置するように指定す
ることを特徴とする。
手先位置姿勢とロボット本体が設置されたリンクの姿勢
とから求まるマニピュレータの全リンク長と同じ長さの
３次元曲線上に、全リンク端点を配置するように指定す
ることを特徴とする。
【００１２】また本発明によれば、１間接に２以上の自
由度を持つリンクを複数接続した多自由度マニピュレー
タの位置決め方法であって、前記マニピュレータの手先
位置姿勢情報及び全体形状の指定値から解曲線を求める
解曲線計算ステップと、前記リンクの全リンク端点が前
記解曲線上に配置されるよう前記リンク端点の位置を定
めるリンク端点位置計算ステップと、隣接する２リンク
のリンク端点位置と根元側リンクの姿勢とから前記２リ
ンク間の駆動関節角を求める駆動関節角計算ステップ
と、前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿
勢を求めるリンク姿勢計算ステップと、前記リンク毎に
根元から手先まで逐次的に上記関節角計算ステップと前
記リンク姿勢計算ステップとを動作制御せしめて全関節
角を求める演算制御ステップとを含むことを特徴とする
多自由度マニピュレータの位置決め方法が得られる。
由度を持つリンクを複数接続した多自由度マニピュレー
タの位置決め方法であって、前記マニピュレータの手先
位置姿勢情報及び全体形状の指定値から解曲線を求める
解曲線計算ステップと、前記リンクの全リンク端点が前
記解曲線上に配置されるよう前記リンク端点の位置を定
めるリンク端点位置計算ステップと、隣接する２リンク
のリンク端点位置と根元側リンクの姿勢とから前記２リ
ンク間の駆動関節角を求める駆動関節角計算ステップ
と、前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿
勢を求めるリンク姿勢計算ステップと、前記リンク毎に
根元から手先まで逐次的に上記関節角計算ステップと前
記リンク姿勢計算ステップとを動作制御せしめて全関節
角を求める演算制御ステップとを含むことを特徴とする
多自由度マニピュレータの位置決め方法が得られる。
【００１３】更に本発明によれば、１間接に２以上の自
由度を持つリンクを複数接続した多自由度マニピュレー
タの位置決め方法を動作制御するためのプログラムを格
納した記録媒体であって、前記マニピュレータの手先位
置姿勢情報及び全体形状の指定値から解曲線を求める解
曲線計算ステップと、前記リンクの全リンク端点が前記
解曲線上に配置されるよう前記リンク端点の位置を定め
るリンク端点位置計算ステップと、隣接する２リンクの
リンク端点位置と根元側リンクの姿勢とから前記２リン
ク間の駆動関節角を求める駆動関節角計算ステップと、
前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿勢を
求めるリンク姿勢計算ステップと、前記リンク毎に根元
から手先まで逐次的に上記関節角計算ステップと前記リ
ンク姿勢計算ステップとを動作制御せしめて全関節角を
求める演算制御ステップとを実行させるためのプログラ
ムを格納した記録媒体が得られる。
由度を持つリンクを複数接続した多自由度マニピュレー
タの位置決め方法を動作制御するためのプログラムを格
納した記録媒体であって、前記マニピュレータの手先位
置姿勢情報及び全体形状の指定値から解曲線を求める解
曲線計算ステップと、前記リンクの全リンク端点が前記
解曲線上に配置されるよう前記リンク端点の位置を定め
るリンク端点位置計算ステップと、隣接する２リンクの
リンク端点位置と根元側リンクの姿勢とから前記２リン
ク間の駆動関節角を求める駆動関節角計算ステップと、
前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿勢を
求めるリンク姿勢計算ステップと、前記リンク毎に根元
から手先まで逐次的に上記関節角計算ステップと前記リ
ンク姿勢計算ステップとを動作制御せしめて全関節角を
求める演算制御ステップとを実行させるためのプログラ
ムを格納した記録媒体が得られる。
【００１４】本発明の作用を述べる。手先位置姿勢情報
とマニピュレータの全体形状の指定値とから、全体形状
を指定するための解曲線を求め、全リンクの端点が当該
解曲線上に配置される様にリンク端点位置を算出し、隣
接する２リンクのリンク端点と根元側リンクの姿勢とか
ら２リンク間の関節角を算出する。そして、この関節角
から手先側リンクの姿勢を求め、リンク毎に根元から手
先まで逐次的に上記関節角とリンク姿勢を繰返し算出し
て全関節角を求める。
とマニピュレータの全体形状の指定値とから、全体形状
を指定するための解曲線を求め、全リンクの端点が当該
解曲線上に配置される様にリンク端点位置を算出し、隣
接する２リンクのリンク端点と根元側リンクの姿勢とか
ら２リンク間の関節角を算出する。そして、この関節角
から手先側リンクの姿勢を求め、リンク毎に根元から手
先まで逐次的に上記関節角とリンク姿勢を繰返し算出し
て全関節角を求める。
【００１５】こうすることにより、６自由度を越える超
多自由度に対応でき、また位置決めの算出が高速化可能
となる。
多自由度に対応でき、また位置決めの算出が高速化可能
となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００１７】図１は本発明の実施形態を、機能及び手順
として模式的に示したブロック図である。図１を参照す
ると、オペレータの希望するマニピュレータの動作目標
値として、マニピュレータの手先位置姿勢情報１とマニ
ピュレータの全体形状を指定するための指定値２を入力
する。
として模式的に示したブロック図である。図１を参照す
ると、オペレータの希望するマニピュレータの動作目標
値として、マニピュレータの手先位置姿勢情報１とマニ
ピュレータの全体形状を指定するための指定値２を入力
する。
【００１８】解曲線計算手段３は、マニピュレータの手
先位置情報１と全体の形状の指定値２とを用いて、手先
を除く全リンクの各端点が曲線上に配置できるように解
曲線を求める。
先位置情報１と全体の形状の指定値２とを用いて、手先
を除く全リンクの各端点が曲線上に配置できるように解
曲線を求める。
【００１９】リンク端点位置計算手段４は手先を除く全
リンクの各端点が当該解曲線上に配置するように拘束条
件を用いて各リンク端点の位置を計算をする。
リンクの各端点が当該解曲線上に配置するように拘束条
件を用いて各リンク端点の位置を計算をする。
【００２０】駆動関節計算手段５は、互いに隣接する２
リンクのリンク端点位置と２リンクの内の根元側リンク
の姿勢とから、２リンク間の駆動関節角を計算する。こ
の場合、隣接する２リンク間の情報のみを用いることに
より計算量を削減できる。
リンクのリンク端点位置と２リンクの内の根元側リンク
の姿勢とから、２リンク間の駆動関節角を計算する。こ
の場合、隣接する２リンク間の情報のみを用いることに
より計算量を削減できる。
【００２１】リンク姿勢計算手段６は、駆動関節計算手
段５により得られた互いに隣接する２リンク間の駆動関
節角より、手先側リンクの姿勢を求める。
段５により得られた互いに隣接する２リンク間の駆動関
節角より、手先側リンクの姿勢を求める。
【００２２】演算制御手段８により、リンク毎に、根元
から手先まで逐次的に上記関節角計算手段５と上記リン
ク姿勢計算手段６とを実行することにより全駆動関節角
の解７を求める。
から手先まで逐次的に上記関節角計算手段５と上記リン
ク姿勢計算手段６とを実行することにより全駆動関節角
の解７を求める。
【００２３】リンク端点位置計算手段４は任意の数の点
を解曲線上に配置可能である。また根元から逐次的に駆
動関節角の解を求める駆動関節角計算手段５は任意の数
のリンクの結合に適用可能である。このことから、本発
明の多自由度マニピュレータの位置決め装置は６自由度
を超えた冗長自由度のマニピュレータにも適用が可能と
なる。
を解曲線上に配置可能である。また根元から逐次的に駆
動関節角の解を求める駆動関節角計算手段５は任意の数
のリンクの結合に適用可能である。このことから、本発
明の多自由度マニピュレータの位置決め装置は６自由度
を超えた冗長自由度のマニピュレータにも適用が可能と
なる。
【００２４】以上の構成により、オペレータがマニピュ
レータの手先を動作させたい位置姿勢を決めると、マニ
ピュレータの各駆動関節角が決定し、駆動関節角に基い
て多自由度マニピュレータが制御される。すなわち、マ
ニピュレータの手先の位置をオペレータの希望の位置に
動作させることができる。
レータの手先を動作させたい位置姿勢を決めると、マニ
ピュレータの各駆動関節角が決定し、駆動関節角に基い
て多自由度マニピュレータが制御される。すなわち、マ
ニピュレータの手先の位置をオペレータの希望の位置に
動作させることができる。
【００２５】尚、上記各要素３〜６，８はコンピュータ
（情報処理装置）により実行制御可能であり、この場合
は予め実行制御手順のプログラムを格納した記録媒体１
０をコンピュータが読み取って実行する様になっている
ものとする。
（情報処理装置）により実行制御可能であり、この場合
は予め実行制御手順のプログラムを格納した記録媒体１
０をコンピュータが読み取って実行する様になっている
ものとする。
【００２６】次に、本発明の実施例に使用されるマニピ
ュレータの例を、図２から図５を用いて説明するが、１
関節に２自由度を有するリンクを複数接続する多自由度
マニピュレータに適用できるものである。
ュレータの例を、図２から図５を用いて説明するが、１
関節に２自由度を有するリンクを複数接続する多自由度
マニピュレータに適用できるものである。
【００２７】図２は１関節に２以上の自由度をもつ多自
由度マニピュレータの第１の関節構造を示す斜視図であ
る。屈曲部３１にリンクに対して垂直に交わる平面上に
第１回転軸３２と第２回転軸３３とを配置した例であ
る。この構造はユニバーサルジョイントと呼ばれる構造
のものである。
由度マニピュレータの第１の関節構造を示す斜視図であ
る。屈曲部３１にリンクに対して垂直に交わる平面上に
第１回転軸３２と第２回転軸３３とを配置した例であ
る。この構造はユニバーサルジョイントと呼ばれる構造
のものである。
【００２８】図３はリンクの１関節に２以上の自由度を
もつ多自由度マニピュレータの第２の関節構造を示す斜
視図である。リンクの方向の軸に第１回転軸３２を配置
し、屈曲部３１にリンク方向に垂直に第２回転軸３３を
配置した例である。
もつ多自由度マニピュレータの第２の関節構造を示す斜
視図である。リンクの方向の軸に第１回転軸３２を配置
し、屈曲部３１にリンク方向に垂直に第２回転軸３３を
配置した例である。
【００２９】図４は１関節に２以上の自由度をもつ多自
由度マニピュレータの第３の関節構造を示す斜視図であ
る。屈曲部３１にリンクに対して垂直に交わる平面上に
第１回転軸３２と第２回転軸３３とを配置し、またリン
クが伸縮する直動部３４を有する例である。
由度マニピュレータの第３の関節構造を示す斜視図であ
る。屈曲部３１にリンクに対して垂直に交わる平面上に
第１回転軸３２と第２回転軸３３とを配置し、またリン
クが伸縮する直動部３４を有する例である。
【００３０】図５は１関節に２以上の自由度をもつ多自
由度マニピュレータの第４の関節構造を示す斜視図であ
る。リンクの方向の軸に第１回転軸３２を配置し、屈曲
部３１にリンク方向に垂直に第２回転軸３３を配置し、
またリンクが伸縮する直動部３４を持つ例である。
由度マニピュレータの第４の関節構造を示す斜視図であ
る。リンクの方向の軸に第１回転軸３２を配置し、屈曲
部３１にリンク方向に垂直に第２回転軸３３を配置し、
またリンクが伸縮する直動部３４を持つ例である。
【００３１】これ等の１関節に２自由度以上を持つリン
クを複数接続した多自由度マニピュレータは屈曲部、す
なわちリンク端点の位置を、予め定めるマニピュレータ
の全体形状によって求められる解曲線上に配置すること
ができる。よって、本発明はこれらの１関節に２自由度
以上を持つリンクを複数接続した多自由度マニピュレー
タに適用が可能となる。
クを複数接続した多自由度マニピュレータは屈曲部、す
なわちリンク端点の位置を、予め定めるマニピュレータ
の全体形状によって求められる解曲線上に配置すること
ができる。よって、本発明はこれらの１関節に２自由度
以上を持つリンクを複数接続した多自由度マニピュレー
タに適用が可能となる。
【００３２】
【実施例】以下に、本発明の実施例の動作について詳述
する。図６は第１の実施例を示すベクトル図であり、オ
ペレータが希望するマニピュレータの動作目標として手
先位置姿勢情報１が入力される。
する。図６は第１の実施例を示すベクトル図であり、オ
ペレータが希望するマニピュレータの動作目標として手
先位置姿勢情報１が入力される。
【００３３】手先の位置姿勢情報１によれば、手先リン
ク１０１の根元側端点６１とロボット本体が設置された
リンク１０２の手先側端点６２とを通る直線が一意に決
定される。この直線上に解平面６７を決定する。解平面
６７はロボット本体が設置されたリンク１０２の手先側
端点６２から手先リンク１０１の根元側端点６１へのベ
クトルＶ↓Ｂ６３と、基準ベクトルＶ↓Ｒ６４に対して
ある指定した角度θ６５をなすベクトルＶ↓θ６６よっ
て張られる平面とする。角度θ６５をマニピュレータの
全体形状の指定値２とする。
ク１０１の根元側端点６１とロボット本体が設置された
リンク１０２の手先側端点６２とを通る直線が一意に決
定される。この直線上に解平面６７を決定する。解平面
６７はロボット本体が設置されたリンク１０２の手先側
端点６２から手先リンク１０１の根元側端点６１へのベ
クトルＶ↓Ｂ６３と、基準ベクトルＶ↓Ｒ６４に対して
ある指定した角度θ６５をなすベクトルＶ↓θ６６よっ
て張られる平面とする。角度θ６５をマニピュレータの
全体形状の指定値２とする。
【００３４】解曲線計算手段３は手先の位置姿勢情報１
とマニピュレータの全体形状の指定値２とを用いて前述
の手順で解平面６７を計算する。リンク端点位置計算手
段４はこの解平面６７上に、手先と根元を除く全リンク
が均一な角度で配置できるように全リンク端点（二重丸
で示す）の位置を求める。
とマニピュレータの全体形状の指定値２とを用いて前述
の手順で解平面６７を計算する。リンク端点位置計算手
段４はこの解平面６７上に、手先と根元を除く全リンク
が均一な角度で配置できるように全リンク端点（二重丸
で示す）の位置を求める。
【００３５】駆動関節計算手段５は隣接する２リンクの
リンク端点位置と根元側リンクの姿勢とから当該２リン
ク間の駆動関節角を計算する。リンク姿勢計算手段６で
は、隣接する２リンク間の駆動関節角より手先側リンク
の姿勢を求める。
リンク端点位置と根元側リンクの姿勢とから当該２リン
ク間の駆動関節角を計算する。リンク姿勢計算手段６で
は、隣接する２リンク間の駆動関節角より手先側リンク
の姿勢を求める。
【００３６】演算制御手段８により、リンク毎に根元か
ら手先まで逐次的に上記関節角計算手段と上記リンク姿
勢計算手段とを実行制御することにより全駆動関節角の
解７が求まる。
ら手先まで逐次的に上記関節角計算手段と上記リンク姿
勢計算手段とを実行制御することにより全駆動関節角の
解７が求まる。
【００３７】マニピュレータの各関節を全駆動関節角の
解７を用いて制御することによリ、オペレータの希望す
る動作目標にマニピュレータの手先位置姿勢を決めるこ
とができる。
解７を用いて制御することによリ、オペレータの希望す
る動作目標にマニピュレータの手先位置姿勢を決めるこ
とができる。
【００３８】図７は第２の実施例を示すベクトル図であ
り、オペレータが希望するマニピュレータの動作目標と
して手先位置姿勢情報１が入力される。
り、オペレータが希望するマニピュレータの動作目標と
して手先位置姿勢情報１が入力される。
【００３９】手先の位置姿勢情報１によれば、設置リン
ク１０２の手先側端点６２から手先リンク１０１の根元
側端点６１へのべクトルＶ↓Ｂ６３と、手先姿勢ベクト
ルＶ↓Ｅ６９とによって張られる平面が決まる。この平
面を解平面６７とする。本実施例では、マニピュレータ
の全体形状は手先の位置姿勢情報１により一意に決ま
る。
ク１０２の手先側端点６２から手先リンク１０１の根元
側端点６１へのべクトルＶ↓Ｂ６３と、手先姿勢ベクト
ルＶ↓Ｅ６９とによって張られる平面が決まる。この平
面を解平面６７とする。本実施例では、マニピュレータ
の全体形状は手先の位置姿勢情報１により一意に決ま
る。
【００４０】解曲線計算手段３は手先の位置姿勢情報１
を用いて前述の手順で解平面６７を計算する。これ以降
は実施例１と同様の構成とし、全駆動関節角の解７が求
まる。
を用いて前述の手順で解平面６７を計算する。これ以降
は実施例１と同様の構成とし、全駆動関節角の解７が求
まる。
【００４１】マニピュレータの各関節を全駆動関節角の
解７を用いて制御することにより、オペレータの希望す
る動作目標にマニピュレータの手先位置姿勢を決めるこ
とができる。
解７を用いて制御することにより、オペレータの希望す
る動作目標にマニピュレータの手先位置姿勢を決めるこ
とができる。
【００４２】図８は第３の実施例を示すベクトル図であ
り、オペレータが希望するマニピュレータの動作目標と
して手先位置姿勢情報１が入力される。
り、オペレータが希望するマニピュレータの動作目標と
して手先位置姿勢情報１が入力される。
【００４３】手先の位置姿勢情報１によれば、手先姿勢
ぺクトルＶ↓Ｅ６９とロボット本体が設置されているリ
ンク方向ベクトルＶ↓Ｏ７０とロボットの全リンク長Ｌ
により３次元曲線が決まる。この３次元曲線を解曲線７
１とする。この解曲線７１は３次元曲線の空間分布に対
する制御条件を設けることにより一意に決める。３次元
曲線の空間分布に対する制御条件をマニピュレータの全
体形状の指定値２とする。
ぺクトルＶ↓Ｅ６９とロボット本体が設置されているリ
ンク方向ベクトルＶ↓Ｏ７０とロボットの全リンク長Ｌ
により３次元曲線が決まる。この３次元曲線を解曲線７
１とする。この解曲線７１は３次元曲線の空間分布に対
する制御条件を設けることにより一意に決める。３次元
曲線の空間分布に対する制御条件をマニピュレータの全
体形状の指定値２とする。
【００４４】解曲線計算手段３は手先の位置姿勢情報１
とマニピュレータの全体形状の指定値２とを用いて前述
の手順で解曲線７１を計算する。リンク端点位置計算手
段４は解曲線上に、根元からリンク端点をリンクごとに
リンク長に応じて配置できるように全リンク端点の位置
を求める。
とマニピュレータの全体形状の指定値２とを用いて前述
の手順で解曲線７１を計算する。リンク端点位置計算手
段４は解曲線上に、根元からリンク端点をリンクごとに
リンク長に応じて配置できるように全リンク端点の位置
を求める。
【００４５】これ以降は実施例１と同様の構成とし、全
駆動関節角の解７が求まる。マニピュレータの各関節を
全駆動関節角の解７を用いて制御することにより、オペ
レータが希望する動作目標にマニピュレータの手先位置
姿勢を決めることができる。
駆動関節角の解７が求まる。マニピュレータの各関節を
全駆動関節角の解７を用いて制御することにより、オペ
レータが希望する動作目標にマニピュレータの手先位置
姿勢を決めることができる。
【００４６】先の実施例１において、マニピュレータの
手先を除く各リンクは、ロボット本体が設置されたリン
ク１０２の手先側端点６２から手先リンク１０１の根元
側端点６１へのベクトルＶ↓Ｂ63と、基準ベクトルＶ↓
Ｒ６４に対してある指定した角度θ６５をなすべクトル
Ｖ↓θ６６によって張られる解平面６７上に配置され
る。角度θ６５を障害物６８を回避するように設定する
ことにより、マニピュレータの障害物の回避が実現す
る。
手先を除く各リンクは、ロボット本体が設置されたリン
ク１０２の手先側端点６２から手先リンク１０１の根元
側端点６１へのベクトルＶ↓Ｂ63と、基準ベクトルＶ↓
Ｒ６４に対してある指定した角度θ６５をなすべクトル
Ｖ↓θ６６によって張られる解平面６７上に配置され
る。角度θ６５を障害物６８を回避するように設定する
ことにより、マニピュレータの障害物の回避が実現す
る。
【００４７】先の実施例３において、マニピュレータの
手先１０１を除く各リンクは、手先姿勢ベクトルＶ↓Ｅ
６９とロボット本体が設置されているリンク１０２の方
向ベクトルＶ↓Ｏ７０とロボットの全リンク長Ｌとによ
り決まる解曲線７１上に配置される。解曲線７１は３次
元曲線の空間分布に対する制御条件を設けることにより
一意に決める。３次元曲線の空間分布に対する制御条件
に複数の障害物６８の位置情報を用いることにより、マ
ニピュレータの障害物の回避が実現する。
手先１０１を除く各リンクは、手先姿勢ベクトルＶ↓Ｅ
６９とロボット本体が設置されているリンク１０２の方
向ベクトルＶ↓Ｏ７０とロボットの全リンク長Ｌとによ
り決まる解曲線７１上に配置される。解曲線７１は３次
元曲線の空間分布に対する制御条件を設けることにより
一意に決める。３次元曲線の空間分布に対する制御条件
に複数の障害物６８の位置情報を用いることにより、マ
ニピュレータの障害物の回避が実現する。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、１関節２自由度のリン
クが複数接続される多自由度マニピュレータにおいて６
自由度以上の冗長多自由度に対応できるという効果があ
る。また、従来、全リンクの情報を用いて１つの手続き
で関節角を求めていたため演算が複雑化していたが、本
発明の構成では、第１としてマニピュレータの全体形状
を指定すること、第２として計算処理には隣接する２リ
ンク間の情報のみを用いることにより、駆動関節角の演
算量を削減し計算時間を高速化できる。
クが複数接続される多自由度マニピュレータにおいて６
自由度以上の冗長多自由度に対応できるという効果があ
る。また、従来、全リンクの情報を用いて１つの手続き
で関節角を求めていたため演算が複雑化していたが、本
発明の構成では、第１としてマニピュレータの全体形状
を指定すること、第２として計算処理には隣接する２リ
ンク間の情報のみを用いることにより、駆動関節角の演
算量を削減し計算時間を高速化できる。
【００４９】隣接する２リンク間の根元側リンクの姿勢
と手先側リンクの端点位置との情報のみで、駆動関節角
を求める変換式を人間により簡易に導出することがで
き、容易に駆動関節角計算手段を設計することができ
る。
と手先側リンクの端点位置との情報のみで、駆動関節角
を求める変換式を人間により簡易に導出することがで
き、容易に駆動関節角計算手段を設計することができ
る。
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】１関節に２以上の自由度をもつ多自由度マニピ
ュレータの第１の関節構造を示す斜視図である。
ュレータの第１の関節構造を示す斜視図である。
【図３】１関節に２以上の自由度をもつ多自由度マニピ
ュレータの第２の関節構造を示す斜視図である。
ュレータの第２の関節構造を示す斜視図である。
【図４】１関節に２以上の自由度をもつ多自由度マニビ
ュレータの第３の関節構造を示す斜視図である。
ュレータの第３の関節構造を示す斜視図である。
【図５】１関節に２以上の自由度をもつ多自由度マニピ
ュレータの第４の関節構造を示す斜視図である。
ュレータの第４の関節構造を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施例を示すベクトル図であ
る。
る。
【図７】本発明の第２の実施例を示すベクトル図であ
る。
る。
【図８】本発明の第３の実施例を示すベクトル図であ
る。
る。
【図９】従来の多自由度マニピュレータの位置決め装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
１ 手先位置姿勢情報 ２ マニピュレータの全体形状の指定値情報 ３ 解曲線計算手段 ４ リンク端点位置計算手段 ５ 駆動関節角計算手段 ６ リンク姿勢計算手段 ７ 全駆動関節角の解 ８ 演算制御手段 １０ 記録媒体 ２１ 第１駆動関節角計算手段 ２２ 第２駆動関節角計算手段 ３１ 屈曲部 ３２ 第１回転軸 ３３ 第２回転軸 ３４ 直動部 ６１ 手先リンク根元側端点 ６２ 設置リンク手先側端点 ６３ ベクトルＶ↓Ｂ ６４ ベクトルＶ↓Ｒ ６５ 角度θ ６６ ベクトルＶ↓θ ６７ 解平面 ６８ 障害物 ６９ ベクトルＶ↓Ｅ ７０ ベクトルＶ↓Ｏ ７１ 解曲線 １０１ 手先リンク １０２ 設置リンク
Claims (6)
- 【請求項１】 １間接に２以上の自由度を持つリンクを
複数接続した多自由度マニピュレータの位置決め装置で
あって、 前記マニピュレータの手先位置姿勢情報及び全体形状の
指定値から解曲線を求める解曲線計算手段と、 前記リンクの全リンク端点が前記解曲線上に配置される
よう前記リンク端点の位置を定めるリンク端点位置計算
手段と、 隣接する２リンクのリンク端点位置と根元側リンクの姿
勢とから前記２リンク間の駆動関節角を求める駆動関節
角計算手段と、 前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿勢を
求めるリンク姿勢計算手段と、 前記リンク毎に根元から手先まで逐次的に上記関節角計
算手段と上記リンク姿勢計算手段とを動作制御せしめて
全関節角を求める演算制御手段と、を含むことを特徴と
する多自由度マニピュレータの位置決め装置。 - 【請求項２】 前記マニピュレータの全体形状を、前記
手先リンクの根元側端点とロボット本体が設置されたリ
ンクの手先側端点を通る直線と、この直線と直交し予め
定められた基準方向に対して指定した角度で交わるベク
トルとにより張られる平面上に、全リンクの端点を配置
するように指定することを特徴とする請求項１記載の多
自由度マニピュレータの位置決め装置。 - 【請求項３】 前記マニピュレータの全体形状を、前記
手先リンクの根元側端点と、手先側端点と、ロボット本
体が設置されたリンクの手先側端点とを通る平面上に、
全リンクの端点を配置するように指定することを特徴と
する請求項１記載の多自由度マニピュレータの位置決め
装置。 - 【請求項４】 前記マニピュレータの全体形状を、手先
位置姿勢とロボット本体が設置されたリンクの姿勢とか
ら求まるマニピュレータの全リンク長と同じ長さの３次
元曲線上に、全リンク端点を配置するように指定するこ
とを特徴とする多自由度マニピュレータの位置決め装
置。 - 【請求項５】 １間接に２以上の自由度を持つリンクを
複数接続した多自由度マニピュレータの位置決め方法で
あって、 前記マニピュレータの手先位置姿勢情報及び全体形状の
指定値から解曲線を求める解曲線計算ステップと、 前記リンクの全リンク端点が前記解曲線上に配置される
よう前記リンク端点の位置を定めるリンク端点位置計算
ステップと、 隣接する２リンクのリンク端点位置と根元側リンクの姿
勢とから前記２リンク間の駆動関節角を求める駆動関節
角計算ステップと、 前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿勢を
求めるリンク姿勢計算ステップと、 前記リンク毎に根元から手先まで逐次的に上記関節角計
算ステップと前記リンク姿勢計算ステップとを動作制御
せしめて全関節角を求める演算制御ステップと、 を含むことを特徴とする多自由度マニピュレータの位置
決め方法。 - 【請求項６】 １間接に２以上の自由度を持つリンクを
複数接続した多自由度マニピュレータの位置決め方法を
動作制御するためのプログラムを格納した記録媒体であ
って、 前記マニピュレータの手先位置姿勢情報及び全体形状の
指定値から解曲線を求める解曲線計算ステップと、 前記リンクの全リンク端点が前記解曲線上に配置される
よう前記リンク端点の位置を定めるリンク端点位置計算
ステップと、 隣接する２リンクのリンク端点位置と根元側リンクの姿
勢とから前記２リンク間の駆動関節角を求める駆動関節
角計算ステップと、 前記２リンク間の駆動関節角より手先側リンクの姿勢を
求めるリンク姿勢計算ステップと、 前記リンク毎に根元から手先まで逐次的に上記関節角計
算ステップと前記リンク姿勢計算ステップとを動作制御
せしめて全関節角を求める演算制御ステップと、を実行
させるためのプログラムを格納した記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13734897A JPH10333723A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 多自由度マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並びにそれを実行するためのプログラムを格納した記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13734897A JPH10333723A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 多自由度マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並びにそれを実行するためのプログラムを格納した記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10333723A true JPH10333723A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15196556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13734897A Pending JPH10333723A (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 多自由度マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並びにそれを実行するためのプログラムを格納した記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10333723A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012090440A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 川崎重工業株式会社 | ７軸多関節ロボットの制御装置および教示方法 |
| JP2016513021A (ja) * | 2013-02-08 | 2016-05-12 | インリア・インスティテュート・ナショナル・ドゥ・ルシェルチェ・アン・インフォマティック・エ・アン・アートマティックＩｎｒｉａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｅ Ｒｅｃｈｅｒｃｈｅ Ｅｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｑｕｅ Ｅｔ Ｅｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｑｕｅ | 変形可能ロボットの制御方法、関連モジュール、およびコンピュータプログラム |
| WO2023228857A1 (ja) * | 2022-05-26 | 2023-11-30 | ローレルバンクマシン株式会社 | 多関節ロボット、多関節ロボットの制御方法、ロボットシステム、及び、物品の製造方法 |
-
1997
- 1997-05-28 JP JP13734897A patent/JPH10333723A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012090440A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 川崎重工業株式会社 | ７軸多関節ロボットの制御装置および教示方法 |
| JP2012139754A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ７軸多関節ロボットの制御装置および教示方法 |
| JP2016513021A (ja) * | 2013-02-08 | 2016-05-12 | インリア・インスティテュート・ナショナル・ドゥ・ルシェルチェ・アン・インフォマティック・エ・アン・アートマティックＩｎｒｉａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｅ Ｒｅｃｈｅｒｃｈｅ Ｅｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｑｕｅ Ｅｔ Ｅｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｑｕｅ | 変形可能ロボットの制御方法、関連モジュール、およびコンピュータプログラム |
| WO2023228857A1 (ja) * | 2022-05-26 | 2023-11-30 | ローレルバンクマシン株式会社 | 多関節ロボット、多関節ロボットの制御方法、ロボットシステム、及び、物品の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6845295B2 (en) | Method of controlling a robot through a singularity | |
| JP2895672B2 (ja) | 複数ロボット制御方法 | |
| US4680519A (en) | Recursive methods for world-to-joint transformation for a robot manipulator | |
| US4547858A (en) | Dynamic control for manipulator | |
| JP4735795B2 (ja) | 冗長マニピュレータの制御方法 | |
| JP3207728B2 (ja) | 冗長マニピュレータの制御方法 | |
| EP1696294A2 (en) | Method and apparatus for generating teaching data for a robot | |
| US4794540A (en) | Iterative spline function controlled positioning mechanism | |
| EP0086950A1 (en) | Method of controlling an industrial robot | |
| JP2016027951A (ja) | ロボット装置の制御方法、およびロボット装置 | |
| JP2012096338A (ja) | ロボット制御装置 | |
| JP2874238B2 (ja) | 多関節形ロボットの制御方法 | |
| JPH1139019A (ja) | オフラインティーチング方法 | |
| JP4033050B2 (ja) | ロボットハンドの把持制御装置 | |
| JPH10333723A (ja) | 多自由度マニピュレータの位置決め装置及び位置決め方法並びにそれを実行するためのプログラムを格納した記録媒体 | |
| US5065337A (en) | Vertical revolute joint robot | |
| JP2703767B2 (ja) | ロボットの教示データ作成方法 | |
| JPH1158014A (ja) | 溶接ロボットのウィービング制御装置 | |
| JP2676721B2 (ja) | 多関節型ロボットの制御装置 | |
| JP2610996B2 (ja) | 多関節ロボット制御装置 | |
| JP2535765B2 (ja) | マニピュレ―タ―の制御方法 | |
| JPH05228863A (ja) | マニピュレータ制御装置 | |
| JPH0647689A (ja) | 多関節形ロボットの制御方法 | |
| JP2578310B2 (ja) | 多関節ロボットの制御方法 | |
| Ji et al. | A Spatial Path Following Method for Hyper-Redundant Manipulators by Step-by-Step Search and Calculating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990406 |