JPS6346514A - ロボツト制御装置 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野） 本発明は、多関節アームおよびハンドを制御するロボッ
ト副部装置に係わり、特に過去に多関節アームが通過し
た空間座標データを利用して障害物との衝突を未然に回
避するロボット制御装置に関する。

（従来の抜術） 一般に、この種のロボット制御３１１装置においては、
現在地点から任意の目標地点へ多関節アームおよびハン
ドをυ１哩する場合、目標地点への移動指令を受けて現
在地点と目標地点とが直線になるように多関節アームお
よびハンドの位置をｉｌｌ　ｔ［Ｉ　。

あるいは任意の複数の目標地点へ移動するように指令を
受けたとき、それら複数の目標地点をなめらかな曲線（
ｆ！１えばスプライン）で結ぶような軌跡を生成し、そ
れに基づいて多関節アームおよびハンドを制御する方式
をとっている。

しかしながら、以上のようなロボット制ｔＩｌ装置１１
同れも多関節アームおよびハンドの誘導経路上にｐＪ害
物が存在する場合、視覚センサ等により予め作業′ｇ！
間情報を得ない限りＲ悪の場合には両者は衝突すること
になる。

そこで通常、ロボット制御装置は視覚センサ等を用いて
随時障害物の有無を確認１，２ながらｌＴ１標地点へ多
関節アームおよびハンドを制御するようにしているが、
この場合には多関節アームおよびハンドの制御に時間を
要し作業能率の低下を招く欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来のロボッ）＝制（社）装置においては
、障害物との衝突を回避する手段として、一般に、視覚
センサ等から作業空間情報を取り込んでＲ害物の有無を
確認しながら多関節アームおよびハンドを制御する必要
があり、この点で多関節アームおよびハンドの制御に時
間を要し、ロボットの作業能率を低下させていた。

本発明は以上述べたような問題点を改善すためになされ
たもので、過去に通過した空間の座標データを最大限に
活用し、作業空間情報を取（りすることなく、かつ移動
速度を落とさずに障害物との衝突を未然に回避して多関
節アームおよびハンドをυ制御し得るロボットＩ制御装
欺を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明によるロボット制御装置は、第１図に示すように
多関節アーム及びその多関節アームの先端に設けたハン
ドを制御するロボット制ｔｌ装置において、過去に多関
節アームが通過した空間座標データを制御に利用するか
否かを判断する通過空間座標データ利用判断手段と、こ
の通過空間座標データ利用判断手段により過去の通過空
間座標データを利用しないと判断した場合、現在地点か
ら目標地点へハンドを移動させながら単位時間ごとに現
在位置の通過空間座標データを取得してメモリへ順次格
納する通過空間座標データ取得手段と、前記通過空間座
標データ利用判断手段により過去の通過空間座標データ
を制御に利用すると判断した場合、次の単位時間後に生
成させる多関節アームの姿勢を、前記メモリに格納され
た過去の通過空間座標データとの差が最小、かつハンド
の移動距離が最小となるような演算を行ないながら前記
多関節アームおよびハンドを制御する通過空間座標デー
タ利用料一手段とを備えたものである。

（作用） したがって、以上のような手段をとることにより、現在
地点から目標地点へ多関節アームおよびハンドを制御す
るに際し、通過空間データ利用判断手段により通過空間
データの有無および前記目標地点の方向等から通過空間
データを利用するか否かを判断し、利用しない場合には
前記目標地点へ直線移動しながら通過空間データ取（り
手段により単位時間ごとに通過空間データを取得し、一
方、利用する場合には通過空間データ利用制御手段によ
り通過空間データおよび次の単位時間後に生成させる候
補である多関節アームの姿勢およびハンドの位置のデー
タを利用して最適姿勢および軌跡を求めることにより、
多関節アームおよびハンドが過去に通過しくワた障害物
のない空間を通過するように制御するものである。

〈実施例） 以下、本発明の一実施例について第２図ないし第４図を
参照して説明する。第２図は多関節アームの移動中の姿
勢およびハンドの軌跡を示す模式図、第３図はコンピュ
ータを用いた場合の本発明装置のハードウェア構成図、
第４図は本発明装置の動作フロチャートである。

すなわち本装買にあっては第２図に示すように多関節ア
ーム１１の先端には所定の物体を把持するハンド１２が
に旧すられている。１３１．１３２は関節を示している
。同図においては、ハンド１２を現在地点Ａから目標地
点Ｂへ移動させる場合、多関節アーム１１を図示点線に
示すように制御してハンド１２を移動させながら単位時
間ごとの地点Ｐｉ　、　Ｐ２　、・・・で順次通過空間
データを取（りしながら目標地点Ｂに達し、引き続き、
現在地点となった８点より目標地点Ｃへ移動させる場合
、既に通過したＡ−８間に障害物がないことが確認され
ているので、Ａ点近くまでは既に取得した通過空間デー
タを利用して移動し、Ａ点近くから目標地点Ｃまでは視
覚センサ等による作業空間情報を取り込みながらｐＪ害
物を避けるように移動するハンドの軌跡を示している。

第３図は多関節アーム１１等を制御するコンピュータシ
ステムのハードウェア構成図である。このコンビコータ
システムはプログラムに基づいて必要なｙ４ｎ処理を行
ない、その処理結果に基づいて例えば多関節アーム１１
およびハンド１２等を制御するＣＰＵ２ｉを備え、かつ
、このＣＰＵ２１からはアドレスデータ等のバス２２お
よび制御ライン２３等が導出されている。このバス２２
には前記プログラム結果その他の固定データを記憶する
ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２４と演篩処理およ
び一時的に取得したデータ等を記憶するＲＡＭ　（ラン
ダム・アクセス・メモリ）２５が接続されている。２６
１．２６２　、・・・は視覚センサ等であって、多関節
アーム１１およびハンド１２の適宜な箇所に設置され、
障害物の有無を判断させるための作業空間情報をＩ１０
ボート２７を介してバス２２を経由しＣＰｔＪ　２１に
与える機能を持っている。２８はＣＰＵ２１より制御ラ
イン２３を経由して与えられる制御信号を受けて動作し
、多関節アーム１１およびハンド１２をｉｉ制御する駆
動制御回路である。

次に以上のように構成された装置の動作について第４図
を参照して説明する。ＣＰｔＪ２１はプログラムまたは
人為的な操作により動作開始指令を受けると、ステップ
Ｓ１に示すようにＲＡＭエリアのうち必要なエリアの格
納データをクリヤするためのイニシャライズ処理を行う
。引き続き、次のステップＳ２において通過空間データ
利用判断手段を実行する。この通過空間データ利用判断
手段は、現在地点から目標地点にハンド１２を移動させ
るに際し、過去に通過した空間の座標値データを利用す
るか否かを判断するものであって、ここではＲＡＭ２５
内の所定のエリアに過去の通過空間データがあるか否か
、また、あった場合にはその過去の通過空間ｆ−タ内に
現在位置と目標位置との間の近く生成可能な多関節アー
ムの姿勢を表わす通過空間座標データに近いか、あるい
は比較的同じ方向に存在するものがあるか否か等を判断
して通過空間データの利用の可否を決定する。

例えば第２図の現在地点Ａから目標地点Ｂへ多関節アー
ム１１およびハンド１２を移動させ始める場合、ステッ
プＳ２ではステップＳ１直後で過去の通過空間データが
ないので利用しないと判断し、以後ステップ８３〜Ｓ７
において通過空間データ取得手段を実行する。

つまり、ＣＰＵ２１はステップＳ３において現在地点Ａ
から目標地点Ｂへ直線移動する指令を駆動制御回路２８
を介して多関節アーム１１等に与えると同時に、視覚セ
ンサ等２６１．２６２　、・・・から作業空間情報を取
り込んで障害物の有無を判断する（ステップ８４）。障
害物があると判断されたときは障害物回避動作を行なう
（ステップＳ５）。さらに、ステップＳ６では単位時間
ごとに目標地点Ｂに達したか否かを判断し、達していな
い場合にはその地点例えば第２図に示すＰｉの座標値デ
ータを取ＩＩ　シ前記ＲＡＭ２５の所定のエリアに格納
する（ステップＳ７）、、以上のような一連の処理（ス
テップ５３−３７）を目標地点Ｂに到達するまで行なう
ことにより、各地点Ｐｉ。

Ｐ２．・・・の通過空間データを取得プる。このデータ
取得途中でメモリ容患が不足したときには、多［節アー
ム１１およびハンド１２をそのスケルトンモデルで代表
させてもよい。

次に、前記ステップ＄２において、例えば現在地点Ｂか
ら目標地点Ｃに移動させる場合、過去の通過空間データ
があり、かつ、当該目標地点Ｃが過去の通過空間データ
とほぼ同じ方向にあるので、過去の通過空間データを利
用すると判断し、ここで通過空間データ利用１１１１１
１手段を実行する。すなわち、次のステップＳ８に移行
し、メモリ上で多関節アーム１１の姿勢およびハンド１
２の位置を単位時間後のシミュレーションを行なったと
きに得られる他関節アーム１１の姿９Ｉ３およびハンド
１２の位置を表わす空間データのうち、既に取得されて
いる通過空間データと比較して、その差が最も小さくな
るような姿勢を選択し、そのような姿勢を生成すべく制
御を行なう。具体的には、点Ａから点Ｂへの移動時に取
得した各点Ｐｉ　、　Ｐ２　。

・・・ｐｎの通過空間データと点Ｂから単位時間後に？
！数の方向を予測（〕て目標地点Ｃへ移動させた場合の
多関節アームの各姿勢を表わす通過空間データとの差り
と、ハンド１２の全移動距離りとの和Ｆ−Ｄ＋Ｌなる評
価関数を得、Ｆの値が小さくなるように多関節アーム１
１およびハンド１２をυ制御する。

従って、以上のような実施例の構成によれば、現在地点
から目標地点に多関節アームおよびハンドを移動させる
場合、通過空間データを利用するか否かを判断し、過去
に取得した通過空間データがないかその目標地点が過去
の通過空間データを取得した空間の方向と全く逆の方向
の場合などはその目標地点へ直線移動しながら単位時間
ごとに通過空間データを順次記憶しながら移動を続けて
いき、一方、前記通過空間データを利用すると判断した
場合には、既に取得された通過空間データを利用しつつ
目標地点へ前記Ｆが最小となるように制御するので、作
業空間情報を随時利用することなくとも障害物と衝突せ
ず、かつ、作業能率を低下させずに多関節アーム１１お
よびハンド１２を制御することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

本装置は、一般的には工場内で使用されるが、例えば深
海やクリーンルーム内などで予め軌道の定まっていない
空間を移動する物体にも適用できる。

また、現在地点から目標地点への移動に際し、過去の通
過空間データを利用する点は変わらないが、この通過空
間データを利用して姿勢および軌道の最適化を行なう手
法は種々考えられることは言うまでもない。その他、本
発明はその要旨を逸脱しない筒口で種々変形して実胎で
きるものである。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、目標地点への移動
に際し過去の通過空間データを最大限に利用し、移動但
が最小となるように多関節アームおよびハンドを制御す
るので、障害物との衝突を未然に回避でき、作業の円滑
な進行を図り得るロボット制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の機能の構成を示した図、第２図な
いし第４図は本発明装置の一実施例を説明するために示
したもので、第２図は多関節アームの移動中の姿勢およ
びハンドの軌跡を模式的に示した図、第３図はコンピュ
ータを用いた場合の本発明装置のハードウェアの構成を
示した図、第４図は本発明装置の動作を説明するフロー
チャートである。 Ａ・・・通過空間データ利用判断手段、Ｂ・・・通過空
間データ取得手段、Ｃ・・・通過空間データ利用制御手
段、１１・・・多関節アーム、１２・・・ハンド、１３
１．１３２．・・・関節、２１・・・ＣＰＵ。 ２４．２５，２６１．２６２・・・視覚センサ等。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）多関節アーム及びその多関節アームの先端に設け
   たハンドを制御するロボット制御装置において、過去に
   多関節アームが通過した空間座標データを制御に利用す
   るか否かを判断する通過空間座標データ利用判断手段と
   、この通過空間座標データ利用判断手段により過去の通
   過空間座標データを利用しないと判断した場合、現在地
   点から目標地点へハンドを移動させながら単位時間ごと
   に現在位置の空間座標データを取得してメモリへ順次格
   納する通過空間座標データ取得手段と、前記通過空間座
   標データ利用判断手段により過去の通過空間座標データ
   を制御に利用すると判断した場合、次の単位時間後に生
   成させる多関節アームの姿勢を、前記メモリに格納され
   た過去の通過空間座標データとの差が最小、かつハンド
   の移動距離が最小となるような演算を行ないながら前記
   多関節アームおよびハンドを制御する通過空間座標デー
   タ利用制御手段とを備えたことを特徴とするロボット制
   御装置。
2. （２）通過空間座標データ利用判断手段は、過去に取得
   した通過空間座標データの有無およびそれらの通過空間
   座標データが前記目標地点の方向に存在するか否かにつ
   いて判断し、通過空間座標データの利用の有無を決定す
   るものである特許請求の範囲第１項記載のロボット制御
   装置。
3. （３）通過空間座標データ利用判断手段は、通過空間座
   標データと単位時間後の複数方向にハンドを移動させた
   ときの前記多関節アームの姿勢を表わす空間座標データ
   との差と、前記単位時間ごとのハンドの移動距離との和
   が最小となるように前記多関節アームおよびハンドを制
   御するものである特許請求の範囲第１項記載のロボット
   制御装置。