JPS61230895A - マニプレ−タ干渉防止装置 - Google Patents

マニプレ−タ干渉防止装置

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JPS61230895A
JPS61230895A JP7136885A JP7136885A JPS61230895A JP S61230895 A JPS61230895 A JP S61230895A JP 7136885 A JP7136885 A JP 7136885A JP 7136885 A JP7136885 A JP 7136885A JP S61230895 A JPS61230895 A JP S61230895A
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JP
Japan
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manipulator
interference
robot
itv
manipulators
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Pending
Application number
JP7136885A
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English (en)
Inventor
今井 和光
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPS61230895A publication Critical patent/JPS61230895A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば原子カプラントの原子炉格納容器内
等、特に作業環境の厳しい状況下において使用される作
業用ロボットに装備されるマニプレータ干渉防止装置に
関する。
[従来の技術] 一般に、作業用のロボットは、その作業性を向上させる
ために、2本のマニプレータ(作業腕:アーム)を有す
るロボット、あるいはその一方のマニプレータによる作
業状況を監視するために、他方のマニプレータにTVカ
メラを搭載したロボットが提供されている。第4図およ
び第5図はそのロボットシステムの一例を示すもので、
第4図におけるロボット100は、その頭部に位置する
ITVカメラ(Industrial  TV  Ca
mera)101Aを搭載したマニプレータ(以下IT
Vアームと称する)101と、胴体部に位置する作業用
のマニプレータ(以下単にマニプレータと称する)10
2とを備え、台車103にて地上での移動を行ない、ま
た脚104にて障害物の回避1階段の昇降を行なうよう
に構成されている。このロボット100と上記第5図に
おけるロボット制御室の各種操作パネル200とは、ケ
ーブル105にて情報交換を行なうもので、ロボットオ
ペレータは上記TVカメラ101Aにより得られる映像
をステレオモニタ201にて監視し、ジョイスティック
パネル202あるいはマスタマニプレータ203を使用
してロボット100のマニプレータ102を操作すると
共に、ドライビングパネル205を使用して台車103
を作動させロボット100の移動を行なっている。この
場合、ロボット100側のマニプレータ102は、制御
室のマスタマニプレータ203と同一の動きをするよう
になっている。ここで、メインパネル200A17)C
RT204は、ロボット100の動作状況あるいは作業
環境の温度、床面の傾斜角等の情報警告の表示を行なっ
ている。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、このように複数のマニプレータを備えたロボ
ットにおいては、ITVアーム101はマニプレータ1
02の手先部分を自動追尾するが、マニプレータ102
およびITVアーム101は、ロボット100の作業範
囲内で自由に動き得るように設計されているので、実際
のロボット操作時におけるITVアーム101とマニプ
レータ102との干渉、つまりマニプレータ同士の異常
 。
接近あるいは衝突の発生は十分あり得るものであり、現
状ではその防止対策はほとんど成されていない。
ただし、その干渉防止方法としては、超音波モンサ、接
触センサの利用が考えられるが、ロボット100の作業
環境によっては、そのセンサの使用が困難あるいは不可
能な場合がある。すなわち、例えば超音波センサは、真
空あるいは真空に近い状態まで減圧された容器内では機
能しなくなるばかりか、水中においても超音波の伝搬特
性、検出の特性が空気中とは大きく異なったものとなる
ため、何等かの補正が必要となる等の欠点がある。
一方、接触センサは、その取付は位置および個数に制約
があるばかりでなく、上記超音波センサと同様にしてロ
ボットの作業環境により不利を受けるものである。
そこで、上記センサを用いない干渉防止手段として、例
えばITVアーム101の動作範囲を制限することが考
えられるが、この場合ロボット100そのものの機能性
を低下させてしまうことになる。このため、上記各セン
サを使用せず、且つITVアーム101あるいはマニプ
レータ102の動作範囲も制限せずして、上記干渉を防
止する手段として次のようなものが考えられる。つまり
、各マニプレータに対する操作情報からそのそれぞれの
移動位置を演算算出し、この演算結果に基づき一方のマ
ニプレータの移動位置と他のマニプレータの移動位置と
の干渉状態を予測判定するもので、この場合、特に一方
のマニプレータが上記ITVアーム101であるときに
は、TVカメラ101Aはアーム101の半径の数倍も
の回転半径にて動作するため、単なるマニプレータ同士
を前提とする干渉判定とは異なる観点から検討する必要
がある。
この発明は上記のような問題点に鑑みなされてもので、
例えば複数本のマニプレータのうち一方のマニプレータ
がITVアームであるロボットにおいても、その機能性
を低下させることなく、相互の干渉を防止することが可
能となるマニプレータ干渉防止装置を提供することを目
的とする。
[問題点を解決するための手段及び作用コすなわちこの
発明に係わるマニプレータ干渉防止装置は、複数本のマ
ニプレータそれぞれに対する操作指令値から、各マニプ
レータの移動位置を演算出力し、その演算結果に基づい
て一方のマニプレータの予め仮想設定される球状領域と
他のマニプレータとの干渉発生を予測演算し、マニプレ
ータの干渉発生が予測された場合には、オペレータに警
報等を発して何れか一方のマニプレータを安全な位置に
退避させるようにするものである。
[実施例1 以下図面によりこの発明の一実施例を説明する。
第1図はそのマニプレータ干渉防止装置の構成を示すも
ので、100AはC/Vロボットの胴体部分、101は
その頭部に取付けられたITVアーム、101AはIT
Vアーム101の先端に取付けられたITVカメラ、ま
た102はマニプレータである。ここで、12〜16は
上記ITVアーム101の可動軸を、また17〜23は
上記マニプレータ102の可動軸を示している。
次に、24a〜24eは上記ITVアーム101に設け
られた各可動軸12〜16に対して、前記第5図におけ
る制御操作パネル200側から供給される速度指令信号
あるいは位置指令信号を入力するITVアーム操作指令
値入力端子、25a〜25aは上記マニプレータ102
に設けられた各可動軸17〜23に対して、同様にして
上記制御パネル200から供給される速度指令信号ある
いは位置指令信号を入力するマニプレータ操作指令値入
力端子であり、このそれぞれの入力端子24a〜24e
および25a〜25Qを介して入力する各指令信号をマ
ニプレータ予測位置演算部26に供給する。このマニプ
レータ予測位置演算部26は、供給されるアーム101
およびマニプレータ102に対する各指令信号値に基づ
いて、上記各可動軸12〜16および17〜23の移動
位置を演算算出し予測するもので、この予測位置演算部
26により演舞出力される予測位置データ信号27をマ
ニプレータ干渉判定部28に供給する。
このマニプレータ干渉判定部28は、上記供給される各
可動軸12〜16および17〜23の予測位置データか
ら、ITVアーム101と7ニブレータ102との間の
干渉の有無を判定するもので、この判定出力29を上記
制御操作パネル200に伝送し、例えば干渉警報ブザー
等によりその判定結果がロボットオペレータに直ちにl
i!できるように構成する。
次に、本実施例装置の主要部としてのマニプレータ予測
位置演算部26によるITVアーム101およびマニプ
レータ102それぞれの移動位置の演算算出手段と、こ
の移動位置の演算結果に基づくマニプレータ干渉判定部
28による干渉の有無の予測判定手段とを下記に説明す
る。
まず、上記マニプレータ移動位置の演算算出手段とその
干渉判定手段とは、 (1)マニプレータとITVカメラの干渉の幾何学的な
定義 (2)マニプレータ干渉条件の導出 (3)マニプレータ干渉判定アルゴリズムを主とする演
算構成により設定される。
(1)マニプレータとITVカメラの干渉の幾何学的な
定義 第2図において、ITVカメラの焦点位置をP5、マニ
プレータの1つの軸を線分(両端位置ベクトル)[)1
 、D2とする。そして、上記P5を中心としてITV
カメラを充分に包囲し得る半径ro  <一定値)の球
状領域を設定し、この球状領域と上記線分(DI 、 
[)2 )とが交点を有する状態を干渉と定義する。
(2)マニプレータ干渉条件の導出 まず、第2図における直線1 、Q2上に上記線分[)
1 、D2があるものとし、ITVカメラの焦点位置P
5と直線aとの距離をdとする。ここで、ベクトルa、
bをそれぞれ式(1a)、(1b)として設定すると、
式(2)が成立する。
a−[)2−[)1        式(1a)If)
−P5−[)1        式(1b)2°lI*
XNI        式(2)%式%[ したがって干渉の条件は、式(3)にて示される。
d≦rO式(3) (3)マニプレータ干渉判定アルゴリズム実際のマニプ
レータ(ITVアーム101.マニプレータ102)は
線分ではなく、大きさく長さ、直径)を有するものであ
るため、上記式(3)におけるrOはマニプレータの径
をも含めた値とする。ここで、第3図に干渉判定のフロ
ーチャートを示す。
つまり、実際のロボット100操作時において、上記マ
ニプレータ予測位置演算部26により演算算出されるd
、roが、マニプレータ干渉判定部28において、上記
第3図におけるステップS2にて示される条件を満足し
たことになれば、次のステップS3においてマニプレー
タ102とITVアーム101との間の干渉発生が予測
判定される。これにより、マニプレータ干渉判定部28
から“マニプレータ干渉発生パの予測判定出力29が前
記第5図におけるロボット操作パネル200に伝送され
、ロボットオペレータに対してマニプレータ干渉発生の
警告が促されるようになる。よっで、ロボットオペレー
タはITVアーム101あるいはマニプレータ102の
何れか一方を安全な位置に退避させ、マニプレータ干渉
衝突によるロボット破損等を未然に防止できる。この場
合、上記干渉の定義にて述べたように、ITVカメラを
充分に包囲し得る半径rOの球状領域とマニプレータに
相当する線分([)1 、 [12)とが交点を有する
状態を干渉として判定するようにしたので、一方のマニ
プレータが上記のようにITVアーム101であっても
、他のマニプレータとの干渉発生を確実に判定し警告す
ることができる。
し発明の効果】 以上のようにこの発明によれば、複数本のマニプレータ
それぞれに対する操作指令値から、各マニプレータの移
動位置を演算出力し、その演算結果に基づいて一方のマ
ニプレータに予め設定される球状領域と他のマニプレー
タとの干渉発生を予測演算し、マニプレータの干渉発生
が予測された場合には、オペレータに警報等を発して一
方のマニプレータを安全な位置に退避させるようにした
ので、例えば複数本のマニプレータのうち一方のマニプ
レータがITVアームであるロボットにおいても、その
機能性を低下させることなく、相互の干渉衝突発生によ
るロボットあるいはITVカメラの破損等を未然に防止
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係わるマニプレータ干渉
防止装置を示す構成図、第2図は上記マニプレータ干渉
防止装置のマニプレータ予測位置演算部による演算手段
を示すベクトル図、第3図は上記マニプレータ干渉防止
装置のマニプレータ干渉判定部による干渉判定動作を示
すフローチャート、第4図は工業用ロボットシステムの
ロボット本体を示す外観図構成、第5図は工業用ロボッ
トシステムのロボットIIJllIl室を示す外観構成
図である。 12〜16−I TV7−ム可動軸、17〜23・・・
マニプレータ可動軸、24a〜24e・・・ITVアー
ム操作指令値入力端子、25a〜25a・・・マニプレ
ータ操作指令値入力端子、26・・・マニプレータ予測
位置演算部、28・・・マニプレータ干渉判定部、10
0・・・ロボット、101・・・tTVカメラ搭載マニ
プレータ(ITVアーム)、102・・・作業用マニプ
レータ(マニプレータ)、200・・・ロボット制−操
作パネル、203・・・マスタマニプレータ。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 α CLj’) ′S      句 Σ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数本のマニプレータそれぞれに対する操作指令値から
    各マニプレータの移動位置を演算算出する手段と、この
    マニプレータ位置算出手段による演算結果に基づいて一
    方のマニプレータに予め仮想設定される球状領域と他の
    マニプレータとの干渉発生を予測演算し判定する手段と
    、このマニプレータの干渉発生を予測判定した際にオペ
    レータに対して警告を促す手段とを具備したことを特徴
    とするマニプレータ干渉防止装置。
JP7136885A 1985-04-04 1985-04-04 マニプレ−タ干渉防止装置 Pending JPS61230895A (ja)

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