JP2009233778A - Method of positioning body of mobile robot - Google Patents
Method of positioning body of mobile robot Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009233778A JP2009233778A JP2008081052A JP2008081052A JP2009233778A JP 2009233778 A JP2009233778 A JP 2009233778A JP 2008081052 A JP2008081052 A JP 2008081052A JP 2008081052 A JP2008081052 A JP 2008081052A JP 2009233778 A JP2009233778 A JP 2009233778A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manipulator
- mobile robot
- operability
- positioning method
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
本発明は、多関節マニピュレータを搭載した移動ロボットの本***置決め方法に関する。 The present invention relates to a main body positioning method for a mobile robot equipped with an articulated manipulator.
マニピュレータを搭載した移動ロボットによって、対象物のハンドリング等の作業を行う場合、移動ロボット本体の位置決めが重要な問題になる。これは、移動ロボット本体の作業時の位置・姿勢が不適切であると、作業中に搭載アームの可動範囲の制限から、アームが必要な位置・姿勢を取ることができなかったり、無理な姿勢・作業動作で作業を行うことになるためである。これまで、この問題に対しては多くの場合、移動ロボットのプログラマーが経験的に移動ロボットの位置・姿勢を試行錯誤で設定したり、シミュレーションで作業可能なロボットの位置・姿勢を見つけ出すということで対応されてきた。しかしながら、人手による実機やシミュレータを用いた試行錯誤の探索作業は非常に煩雑で、多くの時間を要していた。 When an operation such as handling of an object is performed by a mobile robot equipped with a manipulator, positioning of the mobile robot body becomes an important problem. This is because if the position / posture of the mobile robot body during work is inappropriate, the arm cannot take the required position / posture due to the limitation of the movable range of the mounted arm during the work. This is because the work is performed by the work operation. Until now, in many cases, this problem has been solved by the fact that mobile robot programmers empirically set the position and posture of the mobile robot by trial and error, or find the position and posture of the robot that can be worked on by simulation. Has been supported. However, a trial and error search operation using a real machine or a simulator by hand is very complicated and takes a lot of time.
そこで、外界の情報検出や対象物の探索、把持動作可能な範囲の判断などの機能を持つ作業用移動ロボットが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、搭載アームの位置決め誤差が最小になる領域において、物体のハンドリング作業を行うようにロボット本体の位置決めを行う手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
上述のように、移動ロボット本体の位置決めを試行錯誤で行うのは時間がかかる。把持動作可能な範囲の判断機能を持つ移動ロボットであれば、移動ロボット本体の位置決めにおいて時間短縮が期待できる。しかし、最適な移動ロボット本体の位置を見つけるには専門的な知識や経験を要し、容易ではない。 As described above, it takes time to position the mobile robot body by trial and error. If the mobile robot has a function for determining the range in which a gripping operation can be performed, it can be expected to shorten the time required for positioning the mobile robot body. However, finding the optimal position of the mobile robot body requires specialized knowledge and experience and is not easy.
また、水平面内で動作するスカラ型ロボットのような比較的単純な構成のマニピュレータでは、誤差の発生が平面内に限定されるため、搭載アームの位置決め誤差が最小になる領域でロボット本体の位置決めを行う手法は、比較的容易に適用可能である。ところが、多関節構成のマニピュレータに当該位置決め手法を適用した場合には、必ずしも最適な移動ロボット本体の位置・姿勢での物体のハンドリング作業になるとは限らない。 In addition, in a manipulator with a relatively simple configuration such as a SCARA robot that operates in a horizontal plane, error generation is limited to the plane, so the robot body can be positioned in an area where the mounting arm positioning error is minimized. The technique to be applied is relatively easy to apply. However, when the positioning method is applied to a multi-joint manipulator, it is not always an object handling operation at the optimum position and posture of the mobile robot body.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複雑な多関節型のマニピュレータを搭載した移動ロボットでハンドリング作業を行うに際しても、移動ロボット本体の最適な位置・姿勢で作業を行える位置決めを簡単な処理により実現できる位置決め方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to provide an optimal position / posture of the mobile robot body even when handling a mobile robot equipped with a complex articulated manipulator. It is an object of the present invention to provide a positioning method capable of realizing positioning capable of performing operations with simple processing.
本発明の一態様によれば、多関節のマニピュレータを搭載した移動ロボットの本***置決め方法であって、前記マニピュレータの手先の可動範囲を３次元分布で結んで得られる仮想立体を生成し、この仮想立体を水平面で切断して得られる水平面内における前記マニピュレータの操作性の評価値の分布データを、複数の水平面について生成し、前記分布データに基づいて、該水平面における前記マニピュレータの操作性が良好な点を判別し、前記移動ロボットが作業を行う作業点についてのデータを取得し、この移動ロボットの作業点と前記分布データから求めた前記マニピュレータの操作性が良好な点が一致するように前記移動ロボットのロボット本体の位置決めを行うことを特徴とする移動ロボットの本***置決め方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a body positioning method for a mobile robot equipped with an articulated manipulator, wherein a virtual solid obtained by connecting a movable range of the hand of the manipulator with a three-dimensional distribution is generated. Distribution data of the manipulator evaluation value of the manipulator in the horizontal plane obtained by cutting the solid body in the horizontal plane is generated for a plurality of horizontal planes, and the manipulator operability in the horizontal plane is good based on the distribution data A point is determined, data on a work point at which the mobile robot performs work is obtained, and the work point of the mobile robot and the manipulator obtained from the distribution data are matched so that the manipulator has good operability. A main body positioning method for a mobile robot characterized by positioning the robot main body of the robot is provided.
本発明の移動ロボットの本***置決め方法は、前記マニピュレータの操作性の評価値は、前記マニピュレータの可操作度の指標および前記マニピュレータの各軸の可動範囲限界までの距離の指標について、それぞれ重み付けして合成して得られた指標を利用することを特徴とする。 In the mobile robot body positioning method of the present invention, the manipulator operability evaluation value is weighted with respect to the manipulator maneuverability index and the distance index to the movable range limit of each axis of the manipulator. It is characterized by using an index obtained by synthesis.
また、本発明の移動ロボットの本***置決め方法は、前記分布データは、離散的な異なる高さのマニピュレータの分布データから、マニピュレータの操作性が良好な点群を、太さを持った滑らかな曲線で結んで近似曲線を生成し、マニピュレータの手先位置から移動ロボット本体の位置を逆算することを特徴とする。 In the mobile robot body positioning method of the present invention, the distribution data is obtained from a distribution data of manipulators having discrete heights, a point group having good manipulator operability, and a smooth curve having a thickness. And an approximate curve is generated, and the position of the mobile robot body is calculated backward from the hand position of the manipulator.
本発明によれば、多関節の複雑な構成のマニピュレータを搭載した移動ロボットにおいても、最適な位置・姿勢での物体のハンドリング作業を行える位置決めを、簡単な処理で実現することができる。 According to the present invention, even in a mobile robot equipped with a manipulator having a multi-joint complicated configuration, positioning capable of handling an object at an optimum position / posture can be realized by a simple process.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る本***置決め方法を適用するマニピュレータを搭載した移動ロボットの一例を示す外観図である。この移動ロボット１は、ロボット本体下部に移動のための一対の車輪２が設けられている。ロボット本体の側部には、一対のマニピュレータ３が搭載され、ロボット本体の頭部には、作業対象物の位置や姿勢を認識・計測するためのカメラ５が配設されている。マニピュレータ３の手先には、実際にハンドリング等の作業を行う手先等のエンドエフェクタ４が設けられている。また、ロボット本体の内部には、位置・姿勢を決定し、ハンドリング作業を実行するために、ロボット本体の各部を制御するための制御部（図示しない）が内蔵されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an external view showing an example of a mobile robot equipped with a manipulator to which a main body positioning method according to an embodiment of the present invention is applied. The mobile robot 1 is provided with a pair of wheels 2 for movement at the bottom of the robot body. A pair of manipulators 3 is mounted on the side of the robot body, and a camera 5 for recognizing and measuring the position and orientation of the work object is disposed on the head of the robot body. The hand end of the manipulator 3 is provided with an end effector 4 such as a hand that actually performs operations such as handling. In addition, a control unit (not shown) for controlling each part of the robot main body is incorporated in the robot main body in order to determine the position / posture and execute the handling operation.
移動ロボット１によって対象物のハンドリング作業等を行う際には、ロボット本体下部に設けられた車輪２を駆動させて、移動ロボット１を作業の実施に最も適した場所に移動させる。最適な場所に移動後、ロボット本体に搭載したマニピュレータ３を駆動させて目的の作業を実施する。 When handling the object by the mobile robot 1, the wheel 2 provided at the lower part of the robot body is driven to move the mobile robot 1 to the most suitable place for performing the work. After moving to the optimal place, the manipulator 3 mounted on the robot body is driven to perform the desired work.
多くの場合、移動ロボット１に搭載したマニピュレータ３は、作業を遂行するのに十分な自由度を持っている。マニピュレータ３は、車輪２の自由度数３を加えると７自由度以上となるから、移動ロボットは冗長なシステムとなっている。したがって、マニピュレータ３の手先（エンドエフェクタ４）を任意の位置に任意の姿勢で到達させるための解は、移動ロボットでは複数存在することになる。 In many cases, the manipulator 3 mounted on the mobile robot 1 has a sufficient degree of freedom to perform the work. Since the manipulator 3 has 7 degrees of freedom or more when the degree of freedom 3 of the wheel 2 is added, the mobile robot is a redundant system. Accordingly, there are a plurality of solutions for causing the hand of the manipulator 3 (end effector 4) to reach an arbitrary position in an arbitrary posture in the mobile robot.
そこで、移動ロボットによるハンドリング作業遂行の際には、搭載されたマニピュレータ３が所定の位置において所定の姿勢をとるだけでは不十分である。すなわち、無理な姿勢や作業動作でハンドリング作業を行うことにならないように、移動ロボット本体を最適な位置・姿勢に位置決めする必要がある。 Therefore, when the handling operation is performed by the mobile robot, it is not sufficient that the mounted manipulator 3 takes a predetermined posture at a predetermined position. That is, it is necessary to position the mobile robot main body at an optimal position and posture so that handling work is not performed with an unreasonable posture or work operation.
一般に、多関節マニピュレータの手先が届く範囲は、当該マニピュレータの関節機構や、マニピュレータの各部の長さ等に依存し、個々の多関節マニピュレータにおいて固有のものとなる。マニピュレータの可動範囲についても同様である。移動ロボットには、左右の腕となる多関節マニピュレータを搭載し、両手でハンドリング作業をするものがあるが、手先が届く範囲あるいは可動範囲がある領域として定まってくる。この可動範囲内に作業対象物が存在しないと、マニピュレータでハンドリング等の作業を行うことができない。マニピュレータの手先は、ロボットアームの機構の構成等に関係するので、可動範囲内であればどの位置であっても同様に到達できるわけではなく、また、どのようなロボットの姿勢からでも同様に到達できるわけではない。移動ロボットの現在位置およびそこでの姿勢により、到達しやすい場所あるいは到達しにくい場所、現在位置から動きやすい場所・方向あるいは動きにくい場所・方向等が存在する。従って、作業遂行の際のマニピュレータ手先の位置・姿勢は、作業を行いやすい場所・姿勢となるように、設定をする必要がある。 In general, the reach of the hand of the articulated manipulator depends on the joint mechanism of the manipulator, the length of each part of the manipulator, and the like, and is unique to each articulated manipulator. The same applies to the movable range of the manipulator. Some mobile robots are equipped with multi-joint manipulators that serve as left and right arms and are handled with both hands, but this is determined as a range where the hand can reach or a range where the range can be moved. If there is no work object within this movable range, handling such as handling cannot be performed with a manipulator. The hand of the manipulator is related to the configuration of the robot arm mechanism, etc., so it cannot be reached at any position within the movable range, and it can be reached from any robot posture as well. It's not possible. Depending on the current position of the mobile robot and its posture, there are places that are easy to reach or difficult to reach, places / directions that are easy to move from the current position, places / directions that are difficult to move, and the like. Therefore, it is necessary to set the position / posture of the manipulator hand when performing the work so that the position / posture of the manipulator can be easily performed.
移動ロボットに搭載したマニピュレータの可動範囲を３次元でつないでいくと、立体形状を呈し視覚的に表現することができる。しかも、可動範囲を示す領域には、ハンドリング作業のし易い位置や姿勢だけでなく、作業のしにくい位置や姿勢が含まれることになる。すなわち、可動範囲を示す領域内ではあっても、できるだけ移動ロボットが安全に、しかもロボットアームの機構等を損ねる虞の無い位置や姿勢で、ハンドリング作業を実行するのが望ましい。 When the movable range of the manipulator mounted on the mobile robot is connected in three dimensions, a three-dimensional shape can be obtained and visually expressed. In addition, the region indicating the movable range includes not only positions and postures that are easy to handle but also positions and postures that are difficult to perform. That is, it is desirable to execute the handling operation at a position and posture that is as safe as possible for the mobile robot and that does not impair the mechanism of the robot arm, etc. even within the region showing the movable range.
そこで、可動範囲を示す領域内において、ハンドリング作業のし易い位置や姿勢と作業のしにくい位置や姿勢を区分けするのが好適となる。 Therefore, it is preferable to classify the position and posture in which handling work is easy and the position and posture in which work is difficult in the region showing the movable range.
一般的に、マニピュレータによってハンドリング作業される作業対象物は、同一平面内（例えばテーブル等）の異なる位置に置かれる場合が多いから、上記した立体形状を水平に切断した複数の水平面を考え、それぞれの水平面内にマニピュレータの作業性の良否を反映させることができる。 In general, work objects to be handled by a manipulator are often placed at different positions in the same plane (for example, a table), so consider a plurality of horizontal planes obtained by cutting the above three-dimensional shape horizontally, The workability of the manipulator can be reflected in the horizontal plane.
このような考えに基づき、ロボット本体のマニピュレータの操作性の評価値の分布状態の一例を示すと図２のように表わすことができる。一般に、多関節のマニピュレータの場合、可動範囲（手先が届く範囲）は、図２に示すように、球もしくは楕円体に近い形の一部となる。 Based on such an idea, an example of the distribution state of the evaluation value of the operability of the manipulator of the robot body can be expressed as shown in FIG. In general, in the case of an articulated manipulator, the movable range (the range where the hand can reach) is a part of a shape close to a sphere or an ellipsoid as shown in FIG.
さらに、図２に示す２つの水平面６、７は、異なる高さ平面内におけるその点のマニピュレータの動き易さを評価した結果を示したものである。ロボット本体の足元近くの黒色の領域から、ロボット本体からやや離れた白色の領域になるにつれ、マニピュレータの手先が動き易い場所であることを示している。また、最も動き易い赤色の領域を、他の高さも含めて表示したのが赤い球の一部を成す立体領域８である。この立体領域８内においてマニピュレータの手先を操作して作業を行うことで、スムーズな作業の実行が期待できることになる。 Furthermore, the two horizontal planes 6 and 7 shown in FIG. 2 show the results of evaluating the ease of movement of the manipulator at that point in different height planes. It shows that the hand of the manipulator is easy to move from the black area near the feet of the robot body to the white area slightly away from the robot body. In addition, it is a three-dimensional area 8 that forms a part of a red sphere that displays the most movable red area including other heights. By performing the work by manipulating the hand of the manipulator in the three-dimensional area 8, it is possible to expect smooth execution of the work.
さて、図２においては、マニピュレータの動き易さを評価した結果を表した水平面を示したが、ここで言うマニピュレータの動き易さを評価する指標はさまざまなものが考えられる。図３は、マニピュレータの根元（付け根）の高さをZ（ｍｍ）とし、Z=0mm、Z=200mm、Z=400mmと複数の異なる高さとしたとき、マニピュレータの可操作度（manipulability）およびマニピュレータ各軸の可動範囲限界までの距離（joint limit data）の指標を、マニピュレータの操作性の評価値とした場合の、評価結果を示したものである。図３（ａ）はZ=400mmの場合を、図３（ｂ）はZ=200mmの場合を、図３（ｃ）はZ=0mmの場合を、それぞれ示している。 FIG. 2 shows a horizontal plane that represents the result of evaluating the ease of movement of the manipulator, but there are various indexes for evaluating the ease of movement of the manipulator. FIG. 3 shows the manipulator manipulability and manipulator when the height of the base (base) of the manipulator is Z (mm) and Z = 0 mm, Z = 200 mm, and Z = 400 mm. The evaluation result when the index of the distance (joint limit data) to the movable range limit of each axis is used as the evaluation value of the manipulator operability is shown. 3A shows the case where Z = 400 mm, FIG. 3B shows the case where Z = 200 mm, and FIG. 3C shows the case where Z = 0 mm.
一般的に、マニピュレータの可操作度については、多種の捉え方が存在する。例えば、マニピュレータの各関節の角度より求められる一般のｎ×ｍのヤコビアン行列（関節微小角変位ベクトルからエンドエフェクタ微小変位ベクトルへの写像を表す行列）で定義し、操作性の評価に利用するものがある。 In general, there are various ways of grasping the manipulator manipulability. For example, it is defined by a general nxm Jacobian matrix (matrix representing the mapping from a joint minute angular displacement vector to an end effector minute displacement vector) obtained from the angle of each joint of the manipulator, and used for operability evaluation There is.
可操作度μは、指示されたどの方向へも手先を動かすことができるマニピュレータの能力を表す尺度で、下記に式で表わされるものが、よく知られている。
図２において、右側に示す縦に並んだ数値は、上記式（１）で算出した数値の一例である。これによれば、６．４程度を超えると、マニピュレータが動き易いことがわかる。しかしながら、６．２程度では、直ちにマニピュレータの操作性として不適ということを表わしてはいない。すなわち、個々の移動ロボットにより、マニピュレータの機構や、性能が異なるからである。したがって、当該数値は、マニピュレータの可操作度を表わす式あるいは定義が変われば、当然に変わるものという、位置付けとなるものである。 In FIG. 2, the numerical values arranged vertically on the right side are examples of numerical values calculated by the above formula (1). According to this, it is understood that the manipulator easily moves when it exceeds about 6.4. However, about 6.2 does not immediately indicate that the manipulator is not suitable for operability. That is, the mechanism and performance of the manipulator differ depending on the individual mobile robot. Therefore, the numerical value is positioned so that it will naturally change if the expression or definition representing the manipulator manipulability changes.
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、Ｘ軸はロボット本体の前後方向を表わし、Ｙ軸はロボット本体の横方向を表わしている。図３によれば、マニピュレータの根元（付け根）と同じ高さ（Z=0mm）では、ロボット本体の手前や関節部分を除いて、広範囲に可動範囲限界が広がっているのがわかる。一方、Z=400mmとロボット本体の頭上付近では、可動範囲限界が小さくなっているのがわかる。また、それぞれの高さにおいて、マニピュレータの可操作度（manipulability）と、マニピュレータ各軸の可動範囲限界までの距離（joint limit data）について、非常に似かよった評価が得られるが、さりとて全く同じ評価ではないことがわかる。 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C, the X axis represents the front-rear direction of the robot body, and the Y axis represents the lateral direction of the robot body. According to FIG. 3, at the same height (Z = 0 mm) as the base (base) of the manipulator, it can be seen that the movable range limit extends in a wide range except for the front of the robot body and the joint portion. On the other hand, it can be seen that the limit of the movable range is small near Z = 400mm and above the robot body. In addition, at each height, the manipulator manipulability and the distance to the range of motion of each manipulator axis (joint limit data) can be evaluated very similar, I understand that there is no.
このように、可動範囲領域内において、マニピュレータを動作させる高さが異なると、また評価指標が異なると、マニピュレータが動き易いと評価される領域が異なることがわかる。これは、選択する指標の特徴により、どのような要素をマニピュレータの動き易さとして重要視するかが異なるためである。 Thus, it can be seen that, within the movable range region, if the height at which the manipulator is operated is different, and if the evaluation index is different, the region where the manipulator is evaluated to be easy to move is different. This is because what elements are regarded as important as the ease of movement of the manipulator differs depending on the characteristics of the selected index.
本実施形態においては、マニピュレータの動き易さを評価する指標として、可操作度（manipulability）と各軸の可動範囲限界までの距離（joint limit data）の両者を重視し、これらを選択した。さらに、これら２つの評価指標に重み付けをして、評価結果を合成することとした。重み付けにより、また評価結果を合成することにより、より動き易いと評価される領域が把握できるからである。図４は、一例として、Z=0mmのデータについて、重み付け1:1で、両者の評価結果を合成した結果を示している。このように、各高さにおける異なる評価指標を利用した評価結果を重み付けして合成することで、各高さにおける一つの評価結果データが得られる。そして、この評価結果データを利用し、最も可操作度が高く、各軸（関節）が可動範囲限界から遠い場所を、マニピュレータがハンドリング等の作業を行う場所として選択し、そこで作業が行えるように移動ロボット本体の位置決めを行うことで、マニピュレータが無理な姿勢・作業動作を取らずに、スムーズな作業を行えることが期待される。 In this embodiment, both the manipulability and the distance to the movable range limit of each axis (joint limit data) are selected as indices for evaluating the ease of movement of the manipulator, and these are selected. Furthermore, these two evaluation indexes are weighted to synthesize evaluation results. This is because an area that is evaluated to be easier to move can be grasped by weighting and by combining the evaluation results. FIG. 4 shows, as an example, the result of combining the evaluation results of the data with Z = 0 mm and weighting 1: 1. Thus, one evaluation result data at each height can be obtained by weighting and combining evaluation results using different evaluation indexes at each height. Using this evaluation result data, the manipulator selects the place where the maneuverability is the highest and each axis (joint) is far from the limit of the movable range as the place where the manipulator performs the work such as handling, so that the work can be performed there. By positioning the mobile robot body, it is expected that the manipulator can perform smooth work without taking an unreasonable posture and work movement.
ここまでで、複数の異なる高さにおける平面内での、マニピュレータの動き易さを評価したデータ（操作性の評価値の分布データ）が揃った。これらのデータを持った移動ロボットが作業を行う際に、作業点の高さが、ロボット内部に保有するマニピュレータの操作性の評価値の分布データの高さと同じ場合には、操作性の評価値の分布データが示すマニピュレータの操作性が良好な点（エリア）と、移動ロボットの作業点が一致するようにロボット本体の位置決めを行なえば良い。 Up to this point, data (distribution data of evaluation values of operability) that evaluate the ease of movement of the manipulator in a plurality of planes at different heights has been prepared. When a mobile robot with these data performs work, if the height of the work point is the same as the height of the distribution data of the manipulator evaluation value of the manipulator held in the robot, the maneuverability evaluation value The robot main body may be positioned so that the point (area) where the manipulator indicated by the distribution data is good matches the work point of the mobile robot.
しかしながら、データを保持する容量の制限から、各高さにおける複数のデータを大量にロボット内部に保持しておくのは現実的ではない。そこで、図５に示すように、複数の水平面内におけるマニピュレータの操作性の評価値の分布データが示すマニピュレータの操作性が良好な点（領域）群を、滑らかな曲線（太さを持つ曲線）で結んだ近似曲線９を求める。そして、その近似曲線９上の、作業点の高さと同じ高さの点と、移動ロボットの作業点が一致するようにロボット本体を位置決めすれば、多くのデータを保持する必要が無くなる。 However, it is not realistic to hold a large amount of a plurality of data at each height inside the robot due to the limitation of the capacity for holding the data. Therefore, as shown in FIG. 5, a group of points (regions) with good manipulator operability indicated by the distribution data of the manipulator operability evaluation values in a plurality of horizontal planes is a smooth curve (curve having a thickness). Approximate curve 9 connected with is obtained. If the robot body is positioned so that the point on the approximate curve 9 that is the same height as the work point matches the work point of the mobile robot, it is not necessary to store a lot of data.
なお、図６は、離散的な異なる高さのデータから近似曲線を生成している様子を示したものである。ここでは、Z＝−400mm〜+400mmで、100mmおきの９つの高さのデータを用いて、近似曲線を生成している。図６において、□でプロットされた点は、ロボット本体の前後方向のデータである。また、△でプロットされた点は、ロボット本体の左右方向のデータである。以上のデータを利用することで、移動ロボットが搭載アームの可動範囲内において、最も作業が行いやすい、作業に適した場所を決定し、それを元に、手先位置から移動ロボット本体の位置を逆算することで、移動ロボット本体の位置決めを行うことができる。 FIG. 6 shows a state in which an approximate curve is generated from discrete data having different heights. Here, Z = −400 mm to +400 mm, and an approximate curve is generated using data of nine heights every 100 mm. In FIG. 6, the points plotted with □ are data in the front-rear direction of the robot body. Further, the points plotted with Δ are data in the horizontal direction of the robot body. By using the above data, the mobile robot determines the most suitable place for work within the movable range of the mounted arm, and based on this, the position of the mobile robot body is calculated backward from the hand position. By doing so, the mobile robot body can be positioned.
以上説明した、移動ロボットが本***置決めを行う際に利用する、マニピュレータの操作性の評価値の分布データおよびデータ上のマニピュレータの操作性が良好な点群を結ぶ近似曲線の作成方法手順を図７に示す。まず、マニピュレータの可動範囲を示す立体を水平に切断した複数の水平面内におけるマニピュレータの操作性の各評価値の分布データを作成する（ステップＳ７０１）。次いで、各評価値におけるマニピュレータの操作性の複数の評価値を重み付けして合成し、各評価面におけるマニピュレータの操作性の評価値の分布データを作成する（ステップＳ７０２）。次いで、異なる高さの各評価面の間について、マニピュレータの操作性が良好な点群をなだらかな近似曲線で結ぶ（ステップＳ７０３）。 FIG. 7 shows the procedure for creating the approximate curve connecting the distribution data of the manipulator operability evaluation value and the point group with good manipulator operability on the data, which is used when the mobile robot positions the main body as described above. Shown in First, distribution data of each evaluation value of manipulator operability in a plurality of horizontal planes obtained by horizontally cutting a solid indicating the movable range of the manipulator is created (step S701). Next, a plurality of evaluation values of manipulator operability at each evaluation value are weighted and combined to create distribution data of manipulator operability evaluation values at each evaluation surface (step S702). Next, between the evaluation surfaces of different heights, point groups with good manipulator operability are connected with a gentle approximate curve (step S703).
次に、このようにして得られた近似曲線を、移動ロボットが本***置決めを行う際に利用する手順について、図８を用いて説明する。 Next, the procedure used when the mobile robot performs positioning of the main body with the approximate curve obtained in this way will be described with reference to FIG.
まず、移動ロボットの作業点の高さと同じ高さの水平面における、マニピュレータの操作性の評価値の分布データを持つかどうかを確認する（ステップＳ８０１）。次いで、作業点の高さと同じ高さのマニピュレータの操作性の評価値の分布データを持つかどうかを判断する（ステップＳ８０２）。分布データを持つ場合には、Ｙｅｓをとる。この場合には、操作性の評価値の分布データが示すマニピュレータの操作性が良好な点と、移動ロボットの作業点が一致するように移動ロボットの本体を位置決めする（ステップＳ８０３）。分布データを持たない場合には、Ｎｏをとる。この場合には、複数の水平面内における操作性の評価値の分布データが示すマニピュレータの操作性が良好な点群をなだらかな曲線で結んだ近似曲線上の、作業点の高さと同じ高さの点と、移動ロボットの作業点が一致するように移動ロボットの本体を位置決めする（ステップＳ８０４）。 First, it is checked whether or not there is distribution data of the manipulator operability evaluation value in a horizontal plane having the same height as the work point of the mobile robot (step S801). Next, it is determined whether or not there is distribution data of operability evaluation values of the manipulator having the same height as the work point (step S802). If there is distribution data, Yes is taken. In this case, the main body of the mobile robot is positioned so that the manipulator good operability indicated by the distribution data of the operability evaluation value matches the work point of the mobile robot (step S803). If there is no distribution data, No is taken. In this case, the height of the work point is the same as the height of the work point on the approximate curve connecting the point groups with good operability of the manipulator indicated by the distribution data of the operability evaluation values in multiple horizontal planes with a gentle curve. The main body of the mobile robot is positioned so that the point matches the work point of the mobile robot (step S804).
本実施形態によれば、多関節の複雑な構成のマニピュレータを搭載した移動ロボットにおいても、最適な位置・姿勢での物体のハンドリング作業を行える位置決めを、短時間でかつ簡単な処理で実現することができる。また、すべての水平面内におけるマニピュレータの操作性の評価値の分布データを持たなくても、離散的な異なる高さの面における分布データから良好な作業点群を結んだ近似曲線を利用できるので、移動ロボットに搭載するデータ保持部を小型化することができる。 According to this embodiment, even in a mobile robot equipped with a manipulator having a multi-joint complex configuration, positioning that can handle an object at an optimal position and posture can be realized in a short time and with simple processing. Can do. In addition, even if you do not have distribution data of manipulator operability evaluation values in all horizontal planes, you can use approximate curves that connect good work point groups from distribution data on discrete and different height surfaces, so The data holding unit mounted on the mobile robot can be reduced in size.
なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
１…移動ロボット（ロボット本体）
２…移動ロボット車輪
３…移動ロボット搭載マニピュレータ
４…エンドエフェクタ
５…カメラ
６、７…異なる高さ平面内におけるその点のマニピュレータの動き易さを評価した水平面
８…マニピュレータが最も動き易い赤色の領域を、他の高さも含めて表示した立体領域
９…マニピュレータの操作性が良好な点群を太さのある滑らかな曲線で結んだ近似曲線
1 ... Mobile robot (robot body)
2 ... Mobile robot wheel 3 ... Mobile robot-mounted manipulator 4 ... End effector 5 ... Cameras 6 and 7 ... Horizontal plane 8 that evaluates the ease of movement of the manipulator at that point in different height planes ... Red area where the manipulator is most likely to move 3D area including other heights ... Approximate curve connecting points with good manipulator operability with smooth smooth curves
Claims (8)
前記マニピュレータの手先の可動範囲を３次元分布で結んで得られる仮想立体を生成し、
この仮想立体を水平面で切断して得られる水平面内における前記マニピュレータの操作性の評価値の分布データを、複数の水平面について生成し、
前記分布データに基づいて、該水平面における前記マニピュレータの操作性が良好な点を判別し、
前記移動ロボットが作業を行う作業点についてのデータを取得し、
この移動ロボットの作業点と前記分布データから求めた前記マニピュレータの操作性が良好な点が一致するように前記移動ロボットのロボット本体の位置決めを行うことを特徴とする移動ロボットの本***置決め方法。 A body positioning method for a mobile robot equipped with an articulated manipulator,
Generating a virtual solid obtained by connecting the movable range of the hand of the manipulator with a three-dimensional distribution;
Generating distribution data of evaluation values of operability of the manipulator in a horizontal plane obtained by cutting the virtual solid at the horizontal plane, for a plurality of horizontal planes;
Based on the distribution data, determine a point where the manipulator has good operability in the horizontal plane,
Obtaining data about the work point at which the mobile robot works;
A body positioning method for a mobile robot, characterized in that the robot body of the mobile robot is positioned so that a work point of the mobile robot and a point with good operability of the manipulator obtained from the distribution data coincide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008081052A JP2009233778A (en) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | Method of positioning body of mobile robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008081052A JP2009233778A (en) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | Method of positioning body of mobile robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009233778A true JP2009233778A (en) | 2009-10-15 |
Family
ID=41248393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008081052A Pending JP2009233778A (en) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | Method of positioning body of mobile robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009233778A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013082049A (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Toyota Motor Corp | Robot control device, control method therefor, and program |
| JP2021041513A (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | Handling device, control device and holding method |
-
2008
- 2008-03-26 JP JP2008081052A patent/JP2009233778A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013082049A (en) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Toyota Motor Corp | Robot control device, control method therefor, and program |
| JP2021041513A (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | Handling device, control device and holding method |
| JP7123885B2 (en) | 2019-09-13 | 2022-08-23 | 株式会社東芝 | Handling device, control device and holding method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5144785B2 (en) | Method and apparatus for predicting interference between target region of robot and surrounding object | |
| Vahrenkamp et al. | Manipulability analysis | |
| JP5754454B2 (en) | Robot picking system and workpiece manufacturing method | |
| JP3655083B2 (en) | Interface device for positioning the robot | |
| KR101479233B1 (en) | Robot and method for controlling cooperative task of the same | |
| JP6170285B2 (en) | Manipulator and its path generation method | |
| JP4941068B2 (en) | Route creation method and route creation device | |
| JP5175691B2 (en) | Robot arm teaching system and method | |
| US9878446B2 (en) | Determination of object-related gripping regions using a robot | |
| JP5580850B2 (en) | Fast grip contact calculation for serial robots | |
| US20110106306A1 (en) | Path planning apparatus of robot and method and computer-readable medium thereof | |
| US8606402B2 (en) | Manipulator and control method thereof | |
| Vahrenkamp et al. | Workspace analysis for planning human-robot interaction tasks | |
| US20170277167A1 (en) | Robot system, robot control device, and robot | |
| CN110171009B (en) | Robot handheld teaching device based on stereoscopic vision | |
| JP5659890B2 (en) | Robot trajectory planning system and trajectory planning method | |
| JP7124440B2 (en) | Robot controller and robot system | |
| JP2009134352A (en) | Robot motion path creating device, and robot motion path creating method | |
| JP5223407B2 (en) | Redundant robot teaching method | |
| JP2009172685A (en) | Manipulator system and its control method | |
| JP2008207262A (en) | Manipulator system | |
| JP2007000954A (en) | Robot teaching device and method | |
| JP2006048372A (en) | Path-planning method | |
| WO2011140704A1 (en) | Apparatus, method, program and recording medium for robot offline teaching | |
| JP2009233778A (en) | Method of positioning body of mobile robot |