JPS60217410A - 協調作業教示におけるロボツト干渉検出方式 - Google Patents

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】 （充」ルΩ利−用分野〕 本発明は、ロボットの協調作業教示における干渉検出法
に係り、特に、ロボット動作シミュレーションに好適な
、協調作業教示におけるロボット干渉検出方式に関する
。

〔発明の背景〕

協調作業教示におけるロボットの干渉をシミュレータで
検出する方式として、特願昭５８−２０４８２２号が提
案されている。その基本的考え方は、２台のロボットの
各リンクを中心線で表わし、各中心線間の距離が予め設
定したパラメータの値より小さくなったときに、干渉が
生じたと判定するものである。この方式は、干渉検出の
高速化の観点からは非常に有効であるが、精度の観点か
らは、さらに検討が必要である。特に、ロボットのハン
ド間の干渉に関しては、実際には干渉が起こるまでにま
だ余裕がある場合でも、いち早く干渉と判定する欠点が
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、先述した特許の干渉検出高速化の考え
方を基本にして、さらに、ロボットハンド同志の干渉検
出の精度を改善する方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の基本的考え方であるロボットの中心線による干
渉解析は、中心線の端点において干渉検出の精度に悪影
響を及ぼす。すなわち、本発明では、中心線分からパラ
メータεの範囲内に他物体があれば干渉と見なす。この
様子を第１図に示す。

観点を変えて同図を見ると、ロボットを円筒１１及び半
球１２で表現していることに気づく。今、中心線分１３
で表わされる形状が直方体であるとすると、特に、線分
の端点において著しく干渉検出の精度が落ちる。その理
由は、線分の端点の半球内に物体が存在していても実際
には干渉は起こっていないが、従来の判定では干渉が起
こったと判定されるからである。

本発明では、線分の端点における半球の影響を避けるた
めに、干渉が半球内で起こったか否かを判定し、半球内
での干渉は干渉と見なさない点に特徴がある。

なお、半球の影響が最も大きく表われるのは、ロボット
の最先端のリンク、すなわち、ハンド部分である。その
理由は、リンクが他のリンクと結合している場合には、
第２図に示すように、リンクｎの半球の範囲が他のリン
クｎ−１の円筒の範囲と相殺されるがらである。従って
、本発明では、特にロボットの最先端のリンク、すなわ
ち、ハンド部について、半球の影響による干渉検出の精
度劣化を改善するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図により説明する。この
実施例は次の６要素、すなわち、ロボットの環境（作業
対象や周辺装置等）及びロボットの動作指令をオペレー
タが指示するための入力装置１．指示された動作を実現
するために、ロボットの各関節の取るべき角度を計算す
る角度演算装置２、計算された関節角度を時系列的に記
憶するメモリ３．３次元のロボット姿勢を２次元画面に
表示するための座標変換演算装置４と表示装置５、およ
び時系列データをもとにロボットの干渉検出をする干渉
検出演算装置６とから成る。

装置１〜装置５に関しては公知の技術で実現できるので
、以下、２台のロボットに関する干渉検出演算装置６に
ついて、第４図に示した手順に従って述べる。

（１）リンク間の最短距離の計算 ２線分が最短距離を取る形態は、一般に第５図に示した
３つのパターンに分類でき、それに応じて最短距離の計
算法が異なる。２線分が取るパターンを判定するために
次の手順を取る。なお、空間内の任意の点を大文字で表
わし、その点のＸ。

’ＩｅＺ座標を添字１，２．３をつけた小文字で表わす
。

（ｉ）各線分の端点（Ａ、Ｂ）、（Ｃ，Ｄ）を含む直線
方程式をパラメータ表示する。直線上の任意の点Ｘにつ
いて次式が成り立つ。

Ｘ１＝Ｌ　（ａｔ　＋　ｂｔ　ｔ　５）ＸＩ　：ｇＩ　
（ｃ＋　ｔ　ｄ＋　＋　ｔ）（ｉ＝１〜３）ここで、ｓ
、ｔ：パラメータ（点Ｘが線分内にあれば、０≦ｓ、ｔ
≦１になる） （１１）直線ｆｉｇに垂直な直線「（に関し次式が成り
立つ（第６図参照）。

Ｐ＋　＝ｆ＋　（ａｔ　＋　ｂｔ　＋　５）ｑｒ　”ｇ
Ｉ　（ＣＩ　Ｈ（１１Ｈｔ）向・襲＝０．同・同＝０ （ｉｉｉ　）上式より、Ｐ＋　ｔ　’１＋　（ｉ＝１〜
３）、及びｓ、ｔをめる。ｓ、ｔの値に応じて、Ｐ、Ｑ
が線分内の位置にあるか否か分かり、第５図に示した形
態から、２線分間の最短距離をめることができる。

（２）ロボット間の最小距離の計算 ロボット間の各リンクの組合せについて、それぞれ最短
距離をめ、その中から最も小さいものを選ぶ。これをロ
ボット間の最小距離ｄとする。

（３）干渉の判定 ロボット間の最４Ｘ距離ｄと、干渉パラメータ。

どの間を比較して、ｄ≦Ｃであ−れば干渉と判定する。

干渉パラメータＣは各リンクごとに次のように決めるこ
とができる。あるリンクにおいて、その断面形状を完全
に包含する円のうち、半径の最も小さいものをεとする
。２台のロボットの各リンクについてεがまるので、ロ
ボット１のリンクｎとロボット２のリンクｍの干渉パラ
メータＣｎｒｌ。

は次のようになる。

Ｃ＝εη＋ε穎 従って、ロボット間の最小距離がロボット１のリンクｎ
とロボット２のリンクｍの間で生じるとすれば１次の場
合に干渉と判定する。

ｄ　≦ε。十ε１ （４）ハンド間の干渉の判定修正 ロボット間の干渉がハンド同志であれば、中心線間の距
離の判定に伴って必然的に生じる端点における半球（第
１図参照）の影響により、干渉の判定が正確ではなくな
る。すなわち、ハンド間の最短距離をｄ、とし、ロボッ
ト１，２のハンド部における干渉パラメータを、それぞ
れ、ε、　。

ε１．とすると、ｄ、が次の条件を満たすときに、干渉
発生と見なしてしまう。（ｃＨは干渉パラメータ）。

ここでは、事実上存在しない半球の影響を避けるため、
半球のうちの１つを除去する。すなわち、干渉パラメー
タＣを次のように修正する。

この結果、従来干渉と判定していた距離Ｑ、と修正によ
り干渉と判定する距Ｑ２の比は次のようになり、 ％の精度向上が見込まれる。

なお、実施例ではロボットの最先端のリンクとしてロボ
ットハンド部を考えたが、ハンドが大きな物体を持って
いるときには、その物体と他のロボットとの干渉が考え
られる。その場合には変形例として、その物体もロボッ
トの１つのリンクと見なすことにより、本発明が適用で
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、実際のロボットを使わずに干渉検出を
行うことができるので、干渉チェックのために生産ライ
ンを停止しなくてよい。また、プログラムミスのために
生じるロボットの暴走、ロボット同志の破壊などを回避
できるという効果がある。さらに、高速で精度の向上し
た干渉検出方式により、対話型でロボット動作の修正が
容易になり、ロボット動作教示の効率が上がる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットのリンク形状が円筒及び半球で表現さ
れることを示す断面図、第２図はリンク間の接続を示す
断面図、第３図はロボット動作シミュレーションの構成
図、第４図は干渉検出の手順を示すフローチャート、第
５図は２線分が取る最短距離の形態分類図、第６図は２
直線の最短距離を示す図である。 １・・・動作指令等の入力装置、２・・・ロボット関節
の角度演算装置、３・・・メモリ、４・・・ロボットの
２次元画面表示のための座標変換装置、５・・・表示装
置、６・・・干渉検出演算装置。 第１図 ｚ ■　３　図 第４図 ■６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットに必要な情報をオペレータが入力する装置と、
   指令された動作を実現するためにロボットの取るべき姿
   勢を計算する装置と、該計算結果を時系列的に記憶する
   メモリと、３次元のロボットを２次元画面に表示するた
   めの計算装置と、ロボットの姿勢を連続的に表示する装
   置と、ロボットの干渉検出をする装置とから成るロボッ
   ト教示システムにおいて、多関節ロボットの各リンク部
   を中心線分として取扱い、干渉の起こりそうな２線分に
   関し計算でめた最短距離と、予め定めたパラメータ値と
   を比較する際に、ロボット最先端のリンク同志の干渉に
   限り、パラメータ値を修正することを特徴とする協調作
   業教示におけるロボット干渉検出方式。