JPS5877490A - Method of avoiding and controlling collision of robot - Google Patents

Method of avoiding and controlling collision of robot

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Publication number
JPS5877490A
JPS5877490A JP17835282A JP17835282A JPS5877490A JP S5877490 A JPS5877490 A JP S5877490A JP 17835282 A JP17835282 A JP 17835282A JP 17835282 A JP17835282 A JP 17835282A JP S5877490 A JPS5877490 A JP S5877490A
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JP
Japan
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avoidance
arm
arms
distance
abnormally
Prior art date
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Pending
Application number
JP17835282A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
増田郁朗
半村久雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5877490A publication Critical patent/JPS5877490A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ロボットの相互の腕の衝央腸避方請、41に
、腕相互の距離を検出し、ロボッ)0衝央を回避する制
御方法Kllする。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention provides a method for avoiding the collision of the robot's arms with respect to each other. How to Kll.

〔従来技( ロボットに&いて、冒ポットによる作業性を向上させる
目的で、複数のロボットを備えるとか2本以上の腕を具
えた複腕はポットが提供されている。とのロゼツトの制
御は極めて複雑である。その理由は、台腕の自由度が比
較的多く、且つその自由度を決定しているのが台腕に設
けられている複数個のアー五部によって行っている。従
って、ロボットの制御に際しては、各腕全体に対する制
御と、台腕の各アー五部個々に対する制御とを互いに関
連して、且つ独自の機能を含めて、制御しなければなら
ない、こうした点からもロボットの制御は複雑となって
いる。こうした点から、本出願人は、台腕の制御と各ア
ームの制御とを行うための基本的要素として距離測定用
の超音波センサを開発し、且つロボットに対する超音波
センナの効果的な*、bつけにりいて研究開発を行って
き丸。
[Conventional technology (In order to improve the workability of robots and robots, robots with multiple arms or multiple arms with two or more arms are provided with a pot.) The control of the rosette is It is extremely complicated.The reason is that the platform arm has relatively many degrees of freedom, and the degrees of freedom are determined by the plurality of arms provided on the platform arm.Therefore, When controlling a robot, the control of each arm as a whole and the control of each of the five arm parts of the platform arm must be controlled in relation to each other, including their own functions. Control has become complicated.From this point of view, the applicant has developed an ultrasonic sensor for distance measurement as a basic element for controlling the platform arm and each arm, and also Kimimaru has been conducting research and development on the effectiveness of sonic senna.

その結果、本出願人は、超音波センナと複腕ロボットと
の組合せについて、各種の特許を出願するに至っている
As a result, the applicant has filed various patent applications regarding the combination of an ultrasonic sensor and a multi-arm robot.

ロボットの制御で特に重要なことは、腕相亙O異常な接
近であシ、この異常接近O検出に譬に役割を果している
のが、上述した超音波センナである。異常接近といって
も、本来予期せぬ異常接近と、全体の制御上は正しい思
考のもとに制御を行ったとしてその結果たまたま異常接
近を起すという異常接近との2つの事例が考えられる。
What is particularly important in robot control is the abnormal approach of the arms, and the above-mentioned ultrasonic sensor plays a role in detecting this abnormal approach. There are two possible cases of an abnormal approach: an abnormal approach that was originally unexpected, and an abnormal approach where an abnormal approach happens to occur as a result of control performed based on correct thinking in terms of overall control.

この2つの形態の異常接近いずれに於いても、腕相互が
衝突等の事故を起し九場合、作業の一時停止中、作業内
容が指示通シ行われないという悪い結果を生む。
In either of these two forms of abnormal approach, an accident such as a collision between the arms may occur, resulting in a bad result in which instructions for work contents cannot be communicated during a temporary stoppage of work.

一方、超音波センナを複腕ロボットO台腕Kjl!シつ
けるに際して、超音波センナは2つのIIMjOもとに
設置される。第1は送波用であ〉、第2は受話用である
。超音波センナとしては送波と受波とを兼用し九ものと
、兼用させないで送波専用、受渡専用という形で設ける
場合とがある。いずれにおいても、超音波センナは、台
腕の各アーム部毎に設置されている。そして、台腕の各
アーム部毎に設けられた超音波センサ拡、台腕の各アー
ム間の接近距離を測定するようKしている。この接近距
離は、超音波を送波してから受波するまでの時間をもっ
て検出している・ 本出願人は、現在までに1かかる方式に基づく台腕の各
アーム間の接近距離を検出する各種のヤシ方についても
提案し、出願している。しかし、これらの出願は、距離
測定と異常接近の検出壕での過11に関するものであっ
て、異常接近後いかなる形で制御を行うかについては論
及しなかつ九。
On the other hand, the ultrasonic senna is a multi-arm robot O-arm Kjl! During installation, ultrasonic sensors are installed at the base of the two IIMjOs. The first one is for transmitting waves, and the second one is for receiving calls. There are nine types of ultrasonic sensors that can be used both for transmitting and receiving waves, and there are also cases where they are installed only for transmitting and receiving waves without having both functions. In either case, an ultrasonic sensor is installed in each arm portion of the platform arm. Further, an ultrasonic sensor provided for each arm portion of the platform arm is used to measure the approach distance between each arm of the platform arm. This approach distance is detected based on the time from when the ultrasonic wave is transmitted until it is received.The applicant has so far detected the approach distance between each arm of the platform arm based on the method described above. We have also proposed and applied for various palm methods. However, these applications concern distance measurement and abnormal approach detection in trenches, but do not discuss how control will be carried out after abnormal approach.

異常接近の検出後の動きとしては、異常検出の発生と同
時に誼幽し九接近アーム間の動作停止を行わせることが
最も常識的であるが、作業の一時中断の結果を生み、ま
た、中断し九後どのような制御を行うかという別の制御
の必要性を生んでくる。
The most common way to move after detecting an abnormal approach is to stop the movement of the nine approach arms at the same time as the abnormality is detected, but this may result in a temporary suspension of work, or This creates the need for other types of control, such as what kind of control should be carried out after that.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、かかる観点の中から提案するものであって、
異常接近時には、異常髪近と同時に、回避動作を行わせ
るようにしたものである。
The present invention is proposed from such a viewpoint,
When the vehicle approaches the vehicle abnormally, an avoidance action is performed at the same time as the vehicle approaches the vehicle abnormally.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は対向するアーム部に距離センナを設け、誼距離
センサが受信する信号の伝播時間から接近距離を計測し
、誼距離が異常接近し九ことを検知し九とき、衝突回避
動作を行なわしめることKIII黴がある。
The present invention provides a distance sensor on the opposing arms, measures the approach distance from the propagation time of the signal received by the distance sensor, detects that the distance is abnormally close, and performs collision avoidance operation when the distance is abnormally close. There is also KIII mold.

これKよって、作業の中断時間の縮少と、作業の連続性
とを維持できることKなり九、更に、本発明では回避動
作を行わせるに際して、回避動作上、最も効率的な回避
方向(ベクトル的K)をとるようkしてなる回避方式が
提案されている。以下、本発明を、図面によ〕具体的に
述べよう。
As a result, work interruption time can be reduced and work continuity can be maintained.Furthermore, in the present invention, when performing an avoidance operation, the most efficient avoidance direction (vector An avoidance method has been proposed that takes k). The present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は、複腕ロボットの構成と超音波センナの取付状
況とよ構成る本発明の対象として選んだロボット系の概
念図を示す1図は、2つの腕ム。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of the robot system selected as the subject of the present invention, which is composed of the configuration of a multi-arm robot and the installation status of an ultrasonic sensor.

Bよ構成るロボット系よ〕成る。腕ムは、2つのアーム
部1.2及びフィンガー5及び、関節7゜8.9を持っ
ている。更に1ア一五部lは超音波発振器よ構成る2つ
の送波器1’s 1bを持ち、アーム部2は同様に2つ
の送波器2Jle lを持っている。即ち、腕ムは送信
専用の役割を持たせている。アーム部3は超音波受信器
よ構成る2つの受渡器3m、3bを持ち、アーム部4は
同様に2つの受渡器4m、4bを持っている。即ち、腕
Bは受信専用の役割を持たせている。2つや腕ム。
B consists of a robot system. The arm has two arm parts 1.2 and fingers 5 and a joint 7° 8.9. Further, the 1A15 section 1 has two transmitters 1's 1b which are constituted by ultrasonic oscillators, and the arm section 2 similarly has two transmitters 2Jle 1. That is, the arm has a role exclusively for transmission. The arm section 3 has two delivery devices 3m and 3b which are constituted by ultrasonic receivers, and the arm section 4 similarly has two delivery devices 4m and 4b. That is, arm B has a role exclusively for reception. Two arms.

B共に運動上の自由度は関節7.8.9及び1G。The degree of freedom of movement for both B is 7.8.9 and 1G.

11.12によって決定される。送波器、受渡器は共に
、超音波センナに皺轟する。各送波器、受渡器共に、3
66”全体の空間をカバーするように構成されている。
11.12. Both the transmitter and the receiver are connected to the ultrasonic sensor. For each transmitter and delivery device, 3
It is configured to cover an entire space of 66".

具体的には、互いに方向が180’異なる2つの超音波
素子を持つように構成している。
Specifically, it is configured to have two ultrasonic elements whose directions are 180' different from each other.

かかる構成に於ける距離測定の全体図を第2図に示す、
デーーダ25は、送波指令8と送波器用アドレスPとを
入力とし、アドレスPを解読し、対応するドライバー1
3.14.15.16を選択するもので娶る。各ドライ
バー13.14゜15.16は各送波器1a、lb、2
C,idK対応するドライバーである。を九、センスア
ンプ17.18.19.20は、受波器3a#3b#4
c、4dに対応するアンプである。更に、時間差検出回
路21.22.23.24は各センスアンプ17.1g
、19.20に対応してお)、送波してから受波するま
での時間を測定し、その結果、送波器と受渡器との距離
tを検出するものである0図よ〉明らかなように、各送
波器から0出力はすべての受渡器によって検出されるよ
うに構成されている。
An overall diagram of distance measurement in such a configuration is shown in FIG.
The datar 25 inputs the wave transmission command 8 and the transmitter address P, decodes the address P, and sends the corresponding driver 1.
Marry someone who chooses 3.14.15.16. Each driver 13.14°15.16 is for each transmitter 1a, lb, 2
This is a driver compatible with C and idK. Nine, the sense amplifier 17, 18, 19, 20 is the receiver 3a #3b #4
This is an amplifier compatible with C and 4D. Furthermore, the time difference detection circuits 21, 22, 23, 24 each sense amplifier 17.1g.
, corresponds to 19.20), measures the time from wave transmission to wave reception, and as a result, detects the distance t between the transmitter and the receiver. As such, the zero output from each transmitter is configured to be detected by all the passers.

先ず、超音波を発生するタインングを与える送波指令S
はデコーダ25のエネイブル人力Eを通して、送波器ア
ドレスPで指定された所定のドツイパに加わる。皺ドラ
イバは送波器11= Ib53m、3bO中で所定の対
応する送波器を駆−し。
First, a wave transmission command S that gives a ting to generate an ultrasonic wave
is added to the predetermined transmitter specified by the transmitter address P through the enable power E of the decoder 25. The wrinkle driver drives a predetermined corresponding transmitter in the transmitter 11=Ib53m, 3bO.

超音波が空中に放射される。1つの送波器が駆動される
と、との送波器からの距離に比例し九時間後に受波器3
m、3b、4m、4cが超音波を受取る。各受波器3m
、3b、4m、44の出力は各センスアンプ17,18
.19.20に加えられる。送波指令が生じてから、セ
ンスアンプに出力が生ずるまでの時間は、対応する送波
器と受波器との間の超音波の伝搬時間を表す、各時間差
検出回路には、人力として送波指令とセンスアンプの出
力が加わシ、両者の時間間隔を測定し、距離tを出−力
する。
Ultrasonic waves are emitted into the air. When one transmitter is activated, the receiver 3 after 9 hours is proportional to the distance from the transmitter.
m, 3b, 4m, and 4c receive the ultrasonic waves. Each receiver 3m
, 3b, 4m, and 44 are output from each sense amplifier 17, 18.
.. Added on 19.20. The time from the generation of a wave transmission command to the generation of an output in the sense amplifier represents the propagation time of the ultrasonic wave between the corresponding transmitter and receiver. The wave command and the output of the sense amplifier are applied, the time interval between the two is measured, and the distance t is output.

時間差検出回路は第3図に示すように、入力lをセット
入力、入力2をリセット入力とする8−Sフリップフロ
ップ26、発振器27、これらの出力の論理和を求める
ア゛ンド回路28、入力lでリセットされ、アンド回路
28の出力を計数するカウンタ29、この出力をデータ
入力とし、入力2を書込指令とするレジスタ30から成
っている。
As shown in FIG. 3, the time difference detection circuit includes an 8-S flip-flop 26 with input 1 as a set input and input 2 as a reset input, an oscillator 27, an AND circuit 28 for calculating the logical sum of these outputs, and an input. It consists of a counter 29 which is reset by l and counts the output of the AND circuit 28, and a register 30 which uses this output as a data input and input 2 as a write command.

この回路で、R−8フリツプ70ツブ26は人力lが加
わってから、入力2が加わるまでの間だけオンになる。
In this circuit, the R-8 flip 70 knob 26 is turned on only from the time when human power 1 is applied until the time when input 2 is applied.

したがって、アンド回路28は、入力lから入力2まで
の間だけ、発振器27の出力を通す、カウンタ29は入
力lが加わった時点でリセットされてから、アンド回路
28の出力を計数するので、人力2が加わって、アンド
回路28の出力が無くなった時点では、人力1から入力
2までの間に発振器27が発生したパルス数が計数され
ておシ、これは入力lから人力2までの時間に比例する
。したがって、入力2によってカウンタ29の出力をレ
ジスタ30に書込めば、この出力が時間差を表わす。
Therefore, the AND circuit 28 passes the output of the oscillator 27 only from the input 1 to the input 2.The counter 29 is reset when the input 1 is added and then counts the output of the AND circuit 28, so it is not necessary to manually 2 is added and the output of the AND circuit 28 disappears, the number of pulses generated by the oscillator 27 between the input 1 and the input 2 is counted, and this is the time from the input 1 to the input 2. Proportional. Therefore, if input 2 writes the output of counter 29 to register 30, this output will represent the time difference.

ところで、空中における超音波の速度は温度の影響を無
視し九場合、はぼ一定になるので、以上のようにして測
定された時間差は距離出力と考えることができる。この
ような距離は、1つの送波器を駆動する毎に4種類得ら
れる。したがって、送波器アドレスを変更することによ
シ、4つの送波器を順次切替えて駆動すれば16種類の
出力が得られる。
By the way, since the speed of ultrasonic waves in the air is approximately constant when the influence of temperature is ignored, the time difference measured in the above manner can be considered as a distance output. Four types of such distances are obtained each time one transmitter is driven. Therefore, by changing the transmitter address, 16 types of outputs can be obtained by sequentially switching and driving the four transmitters.

第1表は以上のよう圧して得られる出力の状態を示した
もので、送波器と受渡器のすべての組会せKついて距離
出力’aa # d、b *・・・・・・、d44の1
6側の出力が得られる。これによって、センナ同士の接
近状態は検出できるが、アーム部とセンナの接近状態は
直接検出することはできない。
Table 1 shows the state of the output obtained by applying pressure as described above, and for all combinations K of transmitters and transfer devices, the distance output 'aa # d, b *...... d44 no 1
6 side output is obtained. As a result, the state in which the senna approaches each other can be detected, but the state in which the arm portion and the senna approach each other cannot be directly detected.

第iIM! 第3表 センナ同士の距離を表わす16種類の値からセンサとア
ーム部の距離を正確に算出することはできないが、この
距lIK対応する数値を次のように定義することは可能
である。アーム部lと受渡器3bに注目し、アーム部l
の長さをLlとして次のような量を定義する。
No. iIM! Although it is not possible to accurately calculate the distance between the sensor and the arm from the 16 values representing the distance between sensors in Table 3, it is possible to define the numerical value corresponding to this distance lIK as follows. Paying attention to arm part l and transfer device 3b, arm part l
Let Ll be the length of , and define the following quantity.

1、s b= d、、 + dbb −L s    
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)こ
の量はセンナとアーム部で形成する三角形の二辺の和と
他の一辺の差であシ、センナとアーム部が接近するほど
小さくなシ、接触すると零になる。したがって、この量
をセンナとアーム部の距離の目安として用いることがで
きる。同じ量をアーム部とセンナのすべての組合せにつ
いて求めれば、第2表のように16種類の値が得られる
1, s b= d,, + dbb −L s
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) This amount is the difference between the sum of two sides of the triangle formed by the senna and the arm and the other side, The closer the senna and the arm get, the smaller it becomes, and it becomes zero when they come into contact. Therefore, this amount can be used as a guideline for the distance between the senna and the arm. If the same amount is determined for all combinations of arm portion and senna, 16 types of values will be obtained as shown in Table 2.

次に、以上のようにして得られた、センナ同士の距離を
示す16種類の値と、センナとアーム部の距離に対応す
る16種類の値とを用い友、摘要回避方式について説明
する。先ず、全体について説明し、次いでフィンガ側の
センサと他のセンサでは異るので各回避方式について各
々の実施例をもとに説明しよう。
Next, a summary avoidance method will be explained using the 16 types of values indicating the distance between the senna and the 16 types of values corresponding to the distance between the senna and the arm, which were obtained as described above. First, the entire system will be explained, and then, since the sensor on the finger side and other sensors are different, each avoidance method will be explained based on each embodiment.

先ず、全体を説明する前に台腕が実際にどのような構成
よ〕成るかを述べよう、第4図杜、第1図に示した腕A
についての構成図である0本図では、各送波器は図面上
から省略している。説明を簡単にするためである0図で
、第1図と同一記号は同一内容を示し、駆動用として、
モータ31゜32.33,34.35.36.37が設
けられている。これらのモータの駆動方向の組合せによ
って腕A及びアーム部1.2の運動方向としての自由度
が決定される。rl、r2.rl、14゜r 5e ’
 6m ’7はそれぞれ運動方向を示し、rl、r2.
rl、r4及びrsはモータ31゜32.33.34.
36の回転運動方向を示し、アーム部2の先端の2つの
自由度はモータ35゜36の回転運動の和と差で駆動を
受ける。即ち、フィンガ5の左右への振シは、和(rs
+ra)前後への振シは差(rs−rs)で駆動される
First, before explaining the whole thing, let me explain what kind of structure the platform arm actually consists of.
In this figure, which is a configuration diagram of the 1000-bit, each transmitter is omitted from the drawing. In Figure 0, which is for the purpose of simplifying the explanation, the same symbols as in Figure 1 indicate the same contents, and for driving,
Motors 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 are provided. The combination of the driving directions of these motors determines the degree of freedom of the direction of movement of arm A and arm portion 1.2. rl, r2. rl, 14°r 5e'
6m'7 respectively indicate the direction of movement, rl, r2.
rl, r4 and rs are motors 31°32.33.34.
The two degrees of freedom at the tip of the arm portion 2 are driven by the sum and difference of the rotational movements of the motors 35° and 36. That is, the left and right movement of the finger 5 is the sum (rs
+ra) The forward and backward movement is driven by the difference (rs-rs).

更にフィンガ5の先端の自由度はモータ37による回転
運動方向r7によって設定される。
Further, the degree of freedom of the tip of the finger 5 is set by the direction of rotational movement r7 by the motor 37.

以上の腕Aの構成は、他の腕Bについても同様である。The above configuration of arm A is the same for other arms B as well.

次に、台腕に対する制御系統を第5図に示そう1図で、
位置指令装置38は、腕の運動方向を決定し、その運動
方向に沿って各自由fKついてその量を決定指令する装
置であシ、制御系統の中で、最も中心となる装置である
。即ち、この装置は、台腕の制御の中心である。勿論、
各腕全体を達して制御する全体位置指令装置(図示せず
)の制御の管轄下で、上記位胃指令装[38は制御をう
けている。
Next, the control system for the platform arm is shown in Figure 5. In Figure 1,
The position command device 38 is a device that determines the direction of movement of the arm and determines and commands the amount of each free fK along the direction of movement, and is the most central device in the control system. That is, this device is the center of control for the platform arm. Of course,
The position control system [38 is under control under the control of a global position control system (not shown) which reaches and controls each arm.

かかる位置指令装#38は、各運動方向、即ち第4図の
事例に従えば7個の自由度r1.r2゜rl、148 
r5.rs、r7についテノ操作量を計算し、出力する
。この出力は、座標変換装置39に入力する。l*座標
変換装装置9は、上記出力をうけて、腕の実際の位着関
係に即した座標羨換を行う、座標変換装置39は、座標
変換に基づいて実際の自由度03I動量)rxs r2
.rl。
Such position command device #38 has seven degrees of freedom r1. r2゜rl, 148
r5. Calculate and output the teno operation amount for rs and r7. This output is input to the coordinate transformation device 39. The l* coordinate conversion device 9 receives the above output and performs coordinate conversion in accordance with the actual positional relationship of the arm.The coordinate conversion device 39 converts the actual degrees of freedom (03 I movement) rxs based on the coordinate conversion. r2
.. rl.

r4.r5.rs、r7を出力する。各自由1Fi、位
置決め装[4G、41.42.43.44゜45.46
に送られる。各位置決め装!は、はとんど同一構成よ構
成る0図では、位置決め装置40の内部構成のみが示さ
れているが、他についても同様な構成よ構成る。即ち位
置決め装#40は、サーボアンプ4001モータ31(
第4図のモータ31と同じもの)、位置検出器401、
速度検出器402よ構成る。この位置決め装置40は、
モータ軸に接続される位置検出器4011速度検出器4
020両出力と座標変換装置39の出力r1とを入力と
するサーボアンプ400に基づいてモータ31を駆動す
るように作動する。この位置決め装置の動作は、他の位
置決め装置についても同じである。
r4. r5. Outputs rs and r7. Each free 1Fi, positioning device [4G, 41.42.43.44°45.46
sent to. Each positioning device! In FIG. 0, only the internal configuration of the positioning device 40 is shown, but the other components have the same configuration. In other words, positioning device #40 includes servo amplifier 4001 motor 31 (
(same as motor 31 in FIG. 4), position detector 401,
It consists of a speed detector 402. This positioning device 40 is
Position detector 4011 speed detector 4 connected to the motor shaft
The motor 31 is operated based on the servo amplifier 400 which receives the 020 output and the output r1 of the coordinate conversion device 39 as inputs. The operation of this positioning device is the same for other positioning devices.

次に、本発明の回避方式の全体構成を第6図に示す0図
に於いて、異常接近検出装置47は、第3図に示し走時
間差検出回路からの出力に基づき第211に示す距離を
検出し、異常接近かどうかの検出を行う装置である。異
常接近が検出されると、その時の該当する腕相互間の異
常接近した部分、例えばアーム部とフィンガーならばこ
の該当するアーム部とフィンガーといった具合に、異常
接近した部分を指示し、回避方向決定装置48に送る。
Next, in Figure 6, which shows the overall configuration of the avoidance system of the present invention, the abnormal approach detection device 47 calculates the distance shown in Figure 211 based on the output from the traveling time difference detection circuit shown in Figure 3. This is a device that detects whether there is an abnormal approach. When an abnormal approach is detected, the system indicates the abnormally close part between the relevant arms at that time, such as the corresponding arm part and finger if the arm part and finger are the same, and determines the avoidance direction. to device 48;

回避方向決定装置48は、その異常接近した部分につい
ての回避指令451とその回避方向48bとを設定し、
回避指令装置49に送る。この回避指令装置49は、回
避指令48aと回避方向48bとを人力とし、実際の回
避の操作量を設定している。この回避指令装置49の出
力である操作量は出力49mとして第5図に示し九位蓋
指令装置38等の該当する位置指令装置に送られる。こ
の後の動作は第5図の構成に従ってなされる。を九、回
避指令装置49は回避開始指令49bを演1に回路50
に送る。この演算回路50は、回避開始指令49bK基
づき作動を開始するものであり、演算内容は亘下の通シ
である。
The avoidance direction determining device 48 sets an avoidance command 451 and an avoidance direction 48b for the abnormally approached portion,
It is sent to the avoidance command device 49. This avoidance command device 49 uses human power to generate the avoidance command 48a and the avoidance direction 48b, and sets the actual avoidance operation amount. The manipulated variable which is the output of this avoidance command device 49 is shown as an output 49m in FIG. 5 and is sent to a corresponding position command device such as the ninth position lid command device 38. The subsequent operations are performed according to the configuration shown in FIG. 9, the avoidance command device 49 sends the avoidance start command 49b to the circuit 50.
send to This calculation circuit 50 starts its operation based on the avoidance start command 49bK, and the calculation contents are the same as those described below.

即ち、演X回路50#i、第5図に示し九位鐙決め装置
、例えば誼当する操作モータが位置決め装置40のモー
タ31であれば装置40からの動作゛  状態を位置検
出器402に基づき検出し、位置検出信号50aとして
取シ込む、この*C込みは極力、連続的Kfiわれる。
In other words, the operation circuit 50 #i detects the operation status of the ninth position stirrup setting device shown in FIG. This *C signal, which is detected and input as the position detection signal 50a, is subjected to continuous Kfi as much as possible.

この取シ込んでな本人力信号SOaは、第2表及び(1
)式に基づき判定用のデータに変換され、例えば、(1
)式に従えば、相対距離t1−が求められる。この相対
距離は、回避動作の退場で連続的に検出されてゆく、こ
の検出してゆく過程で、上記相対距離は、回避方向に進
んでいるかどうかの判定が行われる。この判定のやシ方
は、上記相対距離が回避動作の進行に従って増加してい
るか減少しているかによって決定している。増加してい
れば、回避動作は正常に行われていると判定し、減少し
ていれば、回避動作を続けた場合、#轟部分相互が衝突
してしまうことになるので、回避動作を停止させる。こ
の時、異常接近信号を発生する。正常判定の際には動作
をその11続行させる。そして、相対距離が異常接近距
離よシ充分離れ九と認められる値になった時、即ち、基
準距離と相対距離とを比較し、後者が大きくなった時点
で、回避動作は終了したものとして、回避動作を完了さ
せる。
This input personal power signal SOa is shown in Table 2 and (1
) is converted into data for judgment based on the formula, for example, (1
), the relative distance t1- can be found. This relative distance is continuously detected as the player exits the avoidance motion. In the process of this detection, it is determined whether or not the relative distance is progressing in the avoidance direction. The extent of this determination is determined depending on whether the relative distance is increasing or decreasing as the avoidance movement progresses. If it increases, it is determined that the avoidance operation is being performed normally, and if it decreases, if the avoidance operation continues, the #Todoroki parts will collide with each other, so the avoidance operation is stopped. let At this time, an abnormal approach signal is generated. When it is determined to be normal, the operation continues in step 11. Then, when the relative distance reaches a value that is considered to be far enough away from the abnormal approach distance, that is, when the reference distance and the relative distance are compared and the latter becomes larger, the avoidance operation is considered to have ended. Complete the evasive action.

次に1具体的な事例に即して回避動作を述べよう。回避
動作はどの部分相互が異常接近し友かによって若干の相
異を呈する。先ず、フィンガ偶のセンナとアーム部との
異常接近の事例を述べよう第7図には、腕Aのアーム部
2とMBのフィンガ6に近い位置に取シつけられたアー
ム部4の受波1)4dとの異常接近の事例が示されてい
る。この時の異常接近方向、即ち進行方向は矢印Qの方
向とする。この異常接近によシ、アーム2と受波器4d
との間の距離は第2表に従えばt、aと定義できる。異
常接近に従って、t!4は減少してゆく。
Next, let's discuss avoidance actions based on one specific example. The avoidance behavior differs slightly depending on which parts are abnormally close to each other. First, let us describe an example of abnormal approach between the senna of the finger joint and the arm section. Fig. 7 shows the wave reception of the arm section 2 of the arm A and the arm section 4 installed close to the finger 6 of the MB. 1) An example of an abnormal approach with 4d is shown. At this time, the direction of abnormal approach, that is, the direction of movement, is the direction of arrow Q. Due to this abnormal approach, arm 2 and receiver 4d
According to Table 2, the distance between can be defined as t and a. Following the abnormal approach, t! 4 is decreasing.

異常接近の判定値を1とすると、lemが減少してゆき
、t!−<1となると、異常接近の判定がなされる。こ
の判定は、第6図の異常接近検出装置47によってなさ
れる1次いで、回避方向決定装置148に%該異常接近
した部分相互間を明示する信号を送シ、回避方向決定に
供される。
If the abnormal approach judgment value is 1, then lem decreases and t! When -<1, abnormal approach is determined. This determination is made by the abnormal approach detection device 47 shown in FIG. 6. Next, a signal is sent to the avoidance direction determining device 148 to specify the distance between the parts that have approached the abnormally close distance, which is then used to determine the avoidance direction.

とζろで、複腕ロボットを制御する場合、制御装置が確
実に把握でき、かつ制御できるのはフィンガの進行方向
と、各駆動軸の動作量である。したがって、回避動作は
、これだけの情報と操作量によって行なわ危ければなら
ない0回避動作は、異常接近と判定され九時点で進行し
ていえ方向Qと直交するのが効果的である。第7図の円
は進行方向Qと直交し、受波器4dを中心とするもので
あり、回避方向はこの面上に選ぶ、この方向を決めるた
めに1次のような動作を行なう1円周上KXt、X5e
YtsYsの4点を設け、Xl−XlとYl−ysが直
交するようにする。ここで、最初に受波器4dがXsの
位置になるようにフィンガを移動し、この時の12aの
移動前との差をtxとする。同様に、受波器4dがYs
、X意、Ylの位fKなるようにフィンガを移動し、こ
のときのt!−の移動前との差をtvle lem s
 Lvsとする。
When controlling a multi-arm robot, what the control device can reliably grasp and control is the direction of movement of the fingers and the amount of movement of each drive shaft. Therefore, it is effective to perform an avoidance operation based on this amount of information and the amount of operation, and to proceed perpendicularly to the direction Q when it is determined that an abnormal approach is being made. The circle in Fig. 7 is perpendicular to the traveling direction Q and centered on the receiver 4d, and the avoidance direction is chosen on this plane.To determine this direction, the circle performs the following first-order operation. Shujo KXt, X5e
Four points YtsYs are provided so that Xl-Xl and Yl-ys are orthogonal. First, the finger is moved so that the receiver 4d is at the position Xs, and the difference between the finger 12a at this time and before the movement is set as tx. Similarly, the receiver 4d is Ys
, move the finger so that the position of X, Yl is fK, and at this time t! - tvle lem s difference from before movement
Let it be Lvs.

この4つの量を用い、次の手順で回避方向を決める。Using these four quantities, the avoidance direction is determined by the following procedure.

(1)  lxx @ txs e lvs # tx
lの中で最大のものに対応する点を選ぶ、たとえば、t
xlが最大とするとXlが選ばれる。
(1) lxx @txs e lvs #tx
Choose the point corresponding to the largest one in l, for example, t
If xl is the maximum, then Xl is selected.

(2)上の点が乗っていない軸の中で大きいものに対応
する点を選ぶ、上の例では、tYlとtyl。
(2) Select the point corresponding to the larger one among the axes that the above point is not on. In the above example, tYl and tyl.

中で大きいものを選ぶ、たとえば、lvsが大ならばY
lになる。
Choose the larger one, for example, if lvs is large, Y
It becomes l.

@)上のよう圧して選ばれた2点で囲まれた角度を対応
する偏差で配分する。上の例では、角度θは とする。
@) Distribute the angle surrounded by the two points selected by pressing as above with the corresponding deviation. In the above example, the angle θ is .

以上のようにして回避動作が最も効果的に行なわれる方
向R(第7図参照)が選ばれる。
As described above, the direction R (see FIG. 7) in which the avoidance operation is most effectively performed is selected.

以上の経過のもとに回避方向Rが決定すると、次に1回
避指令装置49が作動する。先の第6図では、回避動作
は簡単に述ぺたが、実際には以下のように行われる。演
算回路50の動作を含めて述べよう、動作は一回に行な
う回避と進行の距離を決めておき、−回の回避を行なっ
た後、Lea≦aとなるまで進行の動作を繰シ返えす、
tたLHa≦aとなれば回避動作に戻る1回避の後では
t、aが回避前よりも増加しているか否かをチェックし
ているが、もし、回避を行なってもteaが増加し表い
場合には、制御不能と考えて異常表示を行ない、人間の
操作にまかせる。tた、進行の動作が繰シ返えされてい
る間には、t□が1よ)大きな一定値すより小さやか否
かをチェックし、小さければ回避動作を続けるが、bを
越えると、回避が完了し九と見做し、回避動作を打切っ
て、正常の動作に戻る。
Once the avoidance direction R is determined through the above process, the first avoidance command device 49 is activated. Although the avoidance operation was briefly described in FIG. 6, it is actually performed as follows. Let's describe the operation including the operation of the arithmetic circuit 50. The distance of avoidance and advance to be performed at one time is determined, and after - times of avoidance, the advance operation is repeated until Lea≦a. ,
If t and LHa≦a, the avoidance action is resumed.After 1 avoidance, it is checked whether t and a have increased compared to before the avoidance, but even if the avoidance is performed, tea will increase and the If not, it is assumed that the system is out of control, displays an error message, and leaves it to humans to operate. Also, while the advancing motion is repeated, it is checked whether t□ is smaller than a large constant value (1), and if it is smaller, the avoidance motion is continued, but if it exceeds b, It is considered that the evasion is completed and it is 9th, and the evasion movement is aborted and the normal movement returns.

以上が、フィンガ側のセンナとアームが接近した場合の
回避動作について述べたが、他のセンサとアームの接近
の場合を別の実施例として説明する。
The above has described the avoidance operation when the sensor on the finger side and the arm approach each other, but the case where another sensor and the arm approach each other will be described as another example.

第8図はアーム部2と受波器4との接近の状態を示した
ものである。ロボットにおいては、制御すべきものはフ
ィンガの位置であるが、第8図の場合、先に述べた実施
例のような方法で回避すると、フィンガの位置が大きな
変動を起す可能性が有シ望ましくない、したがって、こ
の場合には、フィンガの位置を固定して回避動作を行な
う。第8図に示すような関節形ロボットでは、自由度が
冗長度を持っているため、フィンガを固定しておいて受
波器4Cの位置を動かすのは可能である。
FIG. 8 shows a state in which the arm portion 2 and the receiver 4 are close to each other. In a robot, what should be controlled is the position of the finger, but in the case of Fig. 8, if the method of the above-mentioned embodiment is used to avoid this, there is a possibility that the position of the finger will change greatly, which is undesirable. , Therefore, in this case, the position of the finger is fixed and the avoidance operation is performed. Since the articulated robot shown in FIG. 8 has redundant degrees of freedom, it is possible to move the position of the wave receiver 4C while keeping the fingers fixed.

回避を行なう場合の操作軸は腕の取付点の軸を選び、こ
の動きに応じて他の軸で補正動作を行なうことにより、
フィンガを一定位置に保つ、腕の取付点が2つの自由度
を有し、この自由度が他の腕に向う方向−と、これに直
交する方向−でiるとする。
When performing evasion, the operation axis is the axis at which the arm is attached, and by performing correction operations on other axes according to this movement,
Assume that the attachment point of the arm that keeps the finger in a fixed position has two degrees of freedom, i in the direction toward the other arm and in the direction orthogonal thereto.

いま、tl、が前吃って設定した慎重より小さくなると
四ボットの制御製蓋は異常接近と判定し、回避動作を始
める0回避動作の最初に2回避の方向を決めるが、この
場合には、θ軸の両方向に一定量だけ動かし、tlが小
さくなる方向を回避方向とす、る1以上の回避方向の決
定を回避方向決定装#48によって行う0回避方向が定
まれば、先に述べた事例と同動な操作にょシ回避動作を
行うことになる。
Now, when tl becomes smaller than the carefully set value, the control lid of the four bots determines that the robot is approaching abnormally, and starts the evasive action.At the beginning of the 0 evasive action, the direction of the 2 evasive action is determined, but in this case, , the direction in which tl becomes smaller is determined as the avoidance direction by a certain amount in both directions of the θ axis. The user will perform avoidance actions similar to those in the above case.

尚、以上の回避方式は、一般のディジタル計算機によっ
て行うことも可能である。この場合、ディジタル計算機
での係シ合いは、回避方向決定以後とすることが望まし
い、その理由は、回避方向決定以後の作業は、上述した
2つの典形的な事例から明らかなように、どのような部
分相互間の異常接近であっても同様な処理形態をとる丸
めである。即ち、回避方向決定以後は同一のプログラム
のもとで作業を進めればよいのである。このプログラム
のフローチャートを第9図に示す。このフローチャート
の動きについては、先の説明で充分凰解できる故、省略
しよう。
Note that the above avoidance method can also be performed using a general digital computer. In this case, it is desirable to engage the digital computer after determining the avoidance direction.The reason for this is that, as is clear from the two typical cases mentioned above, Rounding takes the same processing form even when parts are abnormally close to each other. That is, after the avoidance direction is determined, it is sufficient to proceed with the work under the same program. A flowchart of this program is shown in FIG. The operation of this flowchart will be omitted as it can be fully explained in the previous explanation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の本発明によれば、複雑な軌跡で動作するロボット
の衝突を自動的に回避することができる。
According to the present invention described above, collisions of robots operating on complicated trajectories can be automatically avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の対象とする複腕ロボット系の概略図、
第2図は距離検出の回路例図、第3図は時間差検出回路
の回路例図、第4図はロボットの腕の概観図、第5図は
その制御系統図、第6図は本発明の実施例図、第7図及
び第8図は本発明の実施例のための説明図、第9図は処
理のフローチャートを示す図である。 38・・・位置指令装置、40.41,42.43゜4
4.45.46・・・位置決め装置、47・・・異常接
近検出装置、48・・・回避方向決定装置、49・・・
回避指令装置、5°0・・・演算回路。 第4図 第 5図 )8 第6図 第 7図 第 8 図 第q図
FIG. 1 is a schematic diagram of a multi-arm robot system to which the present invention is applied;
Figure 2 is an example circuit diagram for distance detection, Figure 3 is an example circuit diagram for a time difference detection circuit, Figure 4 is an overview diagram of the robot's arm, Figure 5 is its control system diagram, and Figure 6 is a diagram of the present invention. Embodiment FIGS. 7 and 8 are explanatory diagrams for an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing a flowchart of processing. 38...Position command device, 40.41, 42.43°4
4.45.46... Positioning device, 47... Abnormal approach detection device, 48... Avoidance direction determining device, 49...
Avoidance command device, 5°0... calculation circuit. Figure 4 Figure 5) 8 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure q

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、腕の所定位置上に超音波素子がとシっけられてなる
目ボットにおいて、鋏腕にと〕つけられ九超音波素子間
の超音波の伝播時間を欄定するヒとによシ腕相互の接近
を検出し、該検出され九出力を4とに腕相互の異常接近
を判定し、#異常接近の判定がなされた時に1験異常接
近した腕相互の異常接近した部分同志を識別し、該識別
に基づき回避方向を決定し、皺回避方向の決定がなされ
九時に該決定した回避方向に沿って回避動作を行わせ、
異常接近した腕相互の衝突を回避させるように制御する
ことを特徴とするD&フット衝*iis避制御方法。
1. In an eye bot with ultrasonic elements attached to a predetermined position on the arm, a human eye is attached to the scissors arm to determine the propagation time of ultrasonic waves between the nine ultrasonic elements. Detecting the approach of the arms to each other, determining whether the arms are approaching each other abnormally using the detected output as 4, and # When it is determined that the arms are approaching each other abnormally, identify the parts of the arms that are abnormally close to each other. determine an avoidance direction based on the identification, and when the wrinkle avoidance direction is determined, perform an avoidance operation along the determined avoidance direction at nine o'clock;
A D&foot collision*iis avoidance control method characterized by performing control to avoid collision between arms that are abnormally close to each other.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6014887U (en) * 1983-07-08 1985-01-31 三菱重工業株式会社 Collision prevention device for moving parts of automatic machinery
JPS61125460A (en) * 1984-11-20 1986-06-13 Tokico Ltd Industrial robot

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JPH0340555Y2 (en) * 1983-07-08 1991-08-26
JPS61125460A (en) * 1984-11-20 1986-06-13 Tokico Ltd Industrial robot

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