JPS59129691A

JPS59129691A - ロボット間衝突防止方法

Info

Publication number: JPS59129691A
Application number: JP536083A
Authority: JP
Inventors: 荒井　良尚; 晃宮川; 杉野　和宏
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1983-01-18
Publication date: 1984-07-26
Also published as: JPH0212711B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、複数のロボット間で重複する同一の作業領域
ｃ以下、干渉領域という。）を有するロボットシステム
において、ロボット同士の衝突を防止するのに必要な干
渉領域の占有、同解除の命令をロボット制御データ中に
自動的に挿入するだめのロボット間衝突防止方式に関す
るものである。

〔従来技術〕

一般に、複数のロボットの相互間に干渉領域が存在する
場合には、各ロボットに行わせる動作の組合せにより、
ロボット同士が衝突する危険性がある。

ロボット間の衝突が発生すると、暴走して周囲の装置等
を破壊するおそれがあるばかりでなく、ロボットの制御
軸に狂いが生ずることがある。

この制御軸の動作は、一般に、各ロボット個別にティー
チング（教示）をされているもので、上記の制御軸の狂
いが生ずると、それまでに教示したデータが使用するこ
とができなくなる。

したがって、すべてのデータを再教示するには、多大な
工数が必要となるので、ロボット間の衝突を防止するこ
とは重要な課題であった。

これに対する従来方式として、衝突の危険性があるロボ
ット同士が自己の動作内容を知らせる信号を相互に送受
して衝突の防止をするようにするものがある。

これを第１図に示す従来のロボット間衝突防止方式の一
例の方式構成図に従って説明する。

まず、ロボン）ｌａは、そのグリッパＧＲＰ１で作業台
Ｔ上の部品Ｗ１を、ロボン）Ｉｂは、そのグリッパＧＲ
Ｐ２で作業台Ｔ上の部品Ｗ２を取るように動作するもの
とする。

この場合、作業台Ｔの周辺で衝突が発生しないように、
ロボット１ａに対応する制御装置２ａは、例えば点Ｘで
、まだ、ロボット２ａに対応する制御装置２ｂは、例え
ば点Ｙで、それぞれ、連絡線３を通して干渉領域での動
作を開始するだめのタイミング信号（干渉領域の占有信
号）を相手に送出する。

すなわち、制御装置２ａは、まず点Ｘで制御装置２ｂか
らのタイミング信号がないことを確認してから、制御装
置２ｂに対してタイミング信号を送出するとともに、ロ
ボン）ｌａのグリッパＧＲＰ１の動作を継続せしめて干
渉領域に進入せしめる。そのあとでロボット１ｂに部品
Ｗ２を取らせようとしても、点Ｙで待機させなければな
らない。

ロボット１ａが作業を終えて点Ｘに戻ったとき、制御装
置２ａは、制御装置２ｂに対してタイミング信号をリセ
ットする。これによシ、制御装置２ｂは、逆にタイミン
グ信号を制御装置２ａに送出した後、部品Ｗ２をロボツ
）ｌｂに取らせるように制御する。このようにして、干
渉領域におけるロボツｈｌａ、ｌｂ間の衝突を防止して
いる。

しかしながら、このような従来方式において、上記タイ
ミング信号のオン・オフの命令は、ロボット同士の教示
をする際に、その都度、作業者が作成しなければならな
い。その対象作業が多くなると、すべての作業の組合せ
について考慮しなければならないので、多大の手間がか
かるばかりでなく、その命令の作成作業を誤って行って
しまう危険性もある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、ロ
ボット間の衝突を防止するのに必要な干渉領域の占有、
同解除の命令をロボット制御データ中に自動的に挿入し
、命令作成の工数を軽減するとともに信頼性を向上する
ことができるロボット間衝突防止方式を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明に係るロボット間衝突防止方式の構成は、複数の
ロボットのいずれかが干渉領域および同周辺領域で作業
をしているときは、そのロボットの制御装置が上記の干
渉領域および同周辺領域の占有信号を他の各ロボットの
制御装置へ送出しておくとともに、制御装置が」二記占
有信号を受信しているときは、その各ロボットに対して
上記の干渉領域および同周辺領域への進入の待合せをせ
しめるようにしてロボット間の衝突を防止する機能を有
スるロボットシステムにおいて、干渉領域または少なく
とも干渉領域を包含する制限領域に関してロボットの進
入・退出を検出する視覚装置を設け、その検出信号を各
ロボットの制御装置へ送出することによシ、該当する制
御装置は、それに基づいて当該ロボット制御データ中に
上記の干渉領域まだは制限領域の占有・占有解除の命令
を自動的に挿入するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第２図は、本発明に係るロボット間衝突防止方式の一実
施例の方式構成図、第３図は、その干渉領域に関する説
明図、第４図は、同干渉領域への進入・退出の説明図、
第５図は、同ロボット制御データの説明図、第６図は、
同フローチャートである。

ここで、ｌｌａ、ｌｌｂは、それぞれ、アーム、Ｍｌ、
Ｍｌ、Ａｌｌ、Ｍ２およびグリッパＧＲＰ　１　。

ＧＲＰ２を動作して所定の作業をするロボット、１２ａ
、１２ｂは、それらの制御装置、１３は、制御装置１２
ａ、１２ｂ間の連絡線、１４は、視覚装置（例えばテレ
ビジョンカメラを用いた画像処理装置）、１５は、視覚
装置１４から制御装置１２ａ、１２ｂに対する信号線、
２１ａ、２１ｂは、ロボットｌｌａ、Ｉｌｂの動作領域
、２２ａ。

２２ｂは、その自由領域（動作領域２１　ａ、　２１ｂ
のうち斜線が施されていない部分）、２３は、動作領域
２１ａ、２１ｂが相互に重なり合う干渉領域（斜線が施
された部分）、２４は、干渉領域２３を包含する制限領
域であって、制御・処理が容易となるように簡単な形状
（例えば直方体）にしたものである。

本方式では、各ロボットｌｌａ、ｌｌｂの個々のロボッ
ト制御データに対し、自由領域２２ａ。

２２、ｂから干渉領域２３まだは制限領域２４へ移行（
進入）する点（干渉開始点Ｐ６）、その逆方向へ移行（
退出）する点（干渉終了点Ｐ、）を求め、それらの各点
の位置情報および干渉領域２３゜制限領域２４の占有・
占有解除の命令を自動的に挿入するようにするものであ
る。

まず、ロボット制御データの命令語は、次のようなもの
であるとする。

（１，Ｉ　　ＦＲＯＭ　　Ｐ・・・Ｐ点から動作開始を
する。

（２１ＧＯＴＯ’　　Ｐ・・・Ｐ点まで移動して停止す
る。

（３１ＴＨＲＯＵＧＨＰ・・・Ｐ点を単に通過する。

（４１０ＲＩＰ　　ＯＮ、０ＲＩＰ　　ＯＦＦ　　・・
・グリンパＧ几Ｐｉ、ＧＲＰ２を閉（ＯＮ）、開（ＯＦ
　Ｆ）にする。

（！５）　　５ＰＥＥＤ　ｖ・・・速度Ｖで移動する。

（６）　　ＩＮＣＨＫ　Ｓ・・・特定領域Ｓを占有する
。

（７）　　０［ＪＴＣＩ（Ｋ　Ｓ・・・特定領域Ｓの占
有を解除する。

ここで特定領域Ｓとは、干渉領域２３または制限領域２
４を示すものとする。

次に、視覚装置１４は、特定領域Ｓに関して各ロボット
ｌｌａ、１ｌｂ（アームＡ　ＲＭ　１．　ＡＲＭ２また
はグリンパＣｒＲＰ１．Ｇ几Ｐ２）の干渉開始点Ｐ。、
干渉終了点Ｐ０の検出・決定を行い、その情報を各制御
装置１２ａ、１２ｂへ信号線１５を通して送出するもの
である。

その特定領域Ｓの視野内に存在する物体の認識は、次の
ようにして行われる。

すなわち、認識を行なう対象物（ロボットｌｌａ。

１１ｂ）に、視野内に存在する他の物体と異なる色彩を
前もって着色しておく。もともと異なっていれば、その
ままでもよい。

このようにして固定した視野をカラーテレビカメラで撮
像し、その映像光を赤・緑・青の３色に分けて光電変換
を行った後、画像処理装置（視覚装置１４）によって量
子化した３枚のデジタル画像を作成する。この画像につ
いて、あらかじめ画１棟処理プログラムに設定された特
定領域Ｓに関して以下の処理を行う。

このデジタル画像から、対象物の色彩のデジタル特性値
を持つ画素を探し出し、その画素の数によシ、対象物（
ロボット）が特定領域Ｓに存在するか否かを認識する。

このような認識処理は、一定の時間間隔、例えは０１秒
程度で行なうことができる。

対象物が、特定領域Ｓに進入したこと、および特定領域
Ｓかも退出したことは、連続した２回の認識処理によっ
て行なう。すなわち、各認識処理の時点で現在の認識処
理の結果と、その前の認識処理の結果とから、次表に基
づいて対象物の進入。

退出を決定する。

視覚装置１４は、この判定結果によって進入。

退出の検出信号を信号線１５へ出力する。

なお、上記の処理は、対象物に識別し易い特定の色彩を
着色する代シに、特定の明度を有するように塗装して、
その濃淡画像を２値化し、一定の時間間隔で入力された
２枚の２値画像と、対象物が視野内に入っていない時点
で入力されだ２値画像とを各画素ごとに比較すること・
により、変化画〜葉数に応じて対象物の進入、退出を検知するようにする
ことも可能である。

まだ、スリット光によって視野の周辺部に枠取　　。

りを施し、対象物の進入、退出によって生ずるスリット
光の照射位置の変化を検出して判定することも可能であ
る。

以上のようにして、干渉開始点Ｐ８．干渉終了点Ｐ。の
決定が行われる。

次に、視覚装置１４に特定領域Ｓを入力・設定し、すで
に作成したロボット制御データをロボットｌｌａ、ｌｌ
ｂに実行させる。

視覚装置１４がロボツ）ｌｌａ、Ｊｌｂの一部でも特定
領域Ｓに進入したことを認識すると、視覚装置１４は、
制御装置１２ａ、１２ｂに検出信号を送出する。

この場合、制御装置１２ａ、１２ｂは、特定領域Ｓに進
入してもよいかどうかを確認する命令（ＩＮＣＨＫ　Ｓ
）をロボット制御データに挿入する。

また、同陵に、ロボソ）１１ａ、１１ｂが特定領域Ｓか
ら退出したという検出信号を視覚装置］４からうけると
、制御装置１２ａ、１２ｂは、現在の各ロボットｌｌａ
、ｌｌｂの位置情報と特定領域Ｓの占有を解除する命令
（ＯＵＴＣＨＫ　Ｓ）を挿入する。

以上のことを更に具体的に説明する。

第４図は、例えばロボン）ｌｌａが組立作業を行う場合
において、基準位置Ｏから点Ａまで移動して部品をつか
み、次に点１３４で移動して部品を組付けて基準位置０
に戻る動作を行なうときのグリッパＧＲＰ１の先端の軌
跡（干渉領域２３．制御領域２４に関する進入、退出）
を示したものである。第５図（ａ）は、そのときのロボ
ット制御データを示す。

グリッパＯＲ，Ｐ　１の先端が線分ＡＢ上を移動中に、
点Ｐ８でロボットｌｌａの一部が特定領域Ｓに進入する
。とのとき、制御装置１２ａは、現在実行中の命令（Ｇ
ＯＴＯＢ）の前に命令（ＩＮＣＨＫＳ）を挿入する。

また、グリッパａｎｐｉの先端が線分ＢＯ上を移動中に
点Ｐ。でロボット１１ａの全部が特定領域Ｓから退出す
る。このとき、制御装置１２ａは、現在実行中の命令（
ＧＯＴＯＯ）の前て、点Ｐ、を通過する命令（ＴＨＲＯ
ＵＧＨＰ、　）および特定領域Ｓの占有を解除する命令
（ＯＵＴＣＨＫ　Ｓ）を挿入する。以上のようにして、
ロボット間衝突防止を考應、したロボット制御データが
第５図（ｂ）に示すように自動的に作成される。

実際の運転においては、各制御装置１２ａ。

１２ｂは、他のロボットのｌｌｂ、ｌｌａ動作に関係な
く動作命令を次々と実行するが、命令ＩＮＣＨＫ　Ｓを
読み取ると、特定領域Ｓが他に占有されているか否妙ユ
を連絡線１３によって調べる。

もし、占有されていなければ、他の制御装置に対して自
己が占有したことを知らせた後、次の命令を実行する。

まだ、すでに占有中であれば、周期的に騎、定領域Ｓの
使用状態をチェックし、特定領域Ｓの占有が解除される
まで、その位置で停止する。なお、命令０ＵＴＣＨＫ　
Ｓを読み取ると、特定領域Ｓの占有解除を他に通知する
。

以上を取りまとめて示したものが第６図のフローチャー
トである。

なお、本実施例では、ロボット２台の場合にっいて説明
したが、それ以上の場合についても、いずれか２つが干
渉している領域すべてを含めて１つの干渉領域として設
定すれば、本方式を適用することができる。

捷だ、２台以上のロボットがＷＡＺ動作を行なう場合に
は、干渉領域を占有する信号とともに、あらかじめ相互
で沃めだ協調動作番号を他のロボットに送る。これによ
り、他のロボットは、その干渉領域が占有中であっても
、そのＩ／７１調動作査号が等しい場合に限って干渉領
域内に進入しうるようにし、本方式を用いて協調動作を
実行することができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明によれば、通常の教示を
行なうだけで、自動的に干渉領域の占有。

占有解除の命令が挿入されたロボット制御データが作成
されるので、データ作成の手間が削減されるとともに、
作業者の誤りによるデータ作成時のエラーもなくなるの
で、安全性、信頼性が向上するという顕著な効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のロボット間衝突防止方式の一例の方式
構成図、第２図は、本発明に係るロボット間衝突防止方
式の一実施例の方式構成図、第３図は、その干渉領域に
関する説明図、第４図は、同干渉領域への進入・退出の
説明図、第５図は、四ロボント制御データの説明図、第
６図は、同フローチャートである。１１　ａ、　　１　ｌ　ｂ−ｏボンド、１２　ａ、　　
１２　ｂ−制御装置、１３・・・連箱勝、１４・・・視
覚装置、１５・・・信号線、２１ａ、２１ｂ・・・動作
領域、２２ａ。２２ｂ・・・自由領域、２３・・・干渉領域、２４・・
・制限領域。代理人　弁理士　福田幸作（ほか１名）第　１　　」第　３　　目第　４　（社）ＱＲＰ＋第　５　国（α）　　　　　　　　　　　（１）、）第　６　劉

Claims

【特許請求の範囲】

■、複数のロボットのいずれかが干渉領域および同周辺
領域で作業をしているときは、そのロボットの制御装置
が上記の干渉領域および同周辺領域の占有信号を他の各
ロボットの制御装置へ送出しておくとともに、制御装置
が上記占有信号を受信しているときは、その各ロボット
に対して上記の干渉領域および同周辺領域への進入の待
合せをせしめるようにしてロボット間の衝突を防止する
機能を有するロボットシステムにおいて、干渉領域まだ
は少なくとも干渉領域を包含する制限領域に関してロボ
ットの進入・退出を検出する視覚装置を設け、その検出
信号を各ロボットの制御装置へ送出することによシ、＃
幽する制御装置は、それに基づいて当該ロボット制御デ
ータ中に上記の干渉領域まだは制限領域の占有・占有解
除の命令を自動的に挿入することを特徴とするロボット
間衝突防止方式。