JP2011131326A - ロボットアームの干渉回避方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロボットアームを現在の姿勢から別の姿勢に移行させる際に、制御装置により予め冗長関節12,14,16の必要回転角度を演算し、この必要回転角度による各関節、各アーム及びハンドの移動予測点が進入禁止領域20に入らない場合には、前記必要回転角度を各関節の指示値として、別の姿勢にロボットアームを移行させ、移動予測点が進入禁止領域20に入る場合には、あらかじめ設定された回避動作を実行する。
【選択図】図3
Description
この姿勢教示方法は、主に、姿勢変更・干渉判断過程(ステップa1)と、評価値計算過程(ステップa2)と、評価値比較・教示姿勢決定過程(ステップa3)とを有する。
仮位置決め過程(ステップa11)では、ハンド8を対象物Wに対して把持状態の姿勢に仮位置決めする。次に、仮位置決め内姿勢変更・干渉判断過程(ステップa12)では、各関節の姿勢を、取り得る範囲で計算によって種々変更した場合のロボットアームRAと障害物OBとの干渉を判断する。次に、繰り返し過程(ステップa13)では、ハンド8の姿勢を変更して仮位置決め過程(ステップa11)および仮位置決め内姿勢変更・干渉判断過程(ステップa12)を、ハンド8の把持可能な全ての姿勢の範囲で繰り返す。
そのため、ロボットアームの干渉回避のための関節位置の計算量が膨大となり、姿勢教示装置による演算処理時間が長くなる問題点があった。
本体に前記冗長関節を介して順次連結された複数のアームと、
前記最終端のアームに取り付けられたハンドとを有する多関節のロボットアームの干渉回避方法であって、
前記ロボットアームの作動領域内に進入禁止領域を予め設定し、
(A) 前記ロボットアームを現在の姿勢から別の姿勢に移行させる際に、制御装置により予め前記冗長関節の必要回転角度を演算し、
(B) 前記必要回転角度による各関節、各アーム及びハンドの移動予測点が前記進入禁止領域に入らない場合には、前記必要回転角度を各関節の指示値として、前記別の姿勢に前記ロボットアームを移行させ、
(C) 前記移動予測点が前記進入禁止領域に入る場合には、あらかじめ設定された回避動作を実行する、ことを特徴とするロボットアームの干渉回避方法が提供される。
前記アーム先端の姿勢のみを維持したまま、前記冗長関節間のアームが進入禁止領域から離れる方向に冗長関節の修正回転角度を再演算し、
前記修正回転角度による各関節、各アーム及びハンドの移動予測点が前記進入禁止領域に入らない場合には、前記修正回転角度を各関節の指示値として、前記別の姿勢に前記ロボットアームを移行させる。
従って、移動予測点が進入禁止領域に入る場合には、あらかじめ設定された回避動作を実行し、例えば冗長関節の必要回転角度の総和を維持したまま、冗長関節間のアームが進入禁止領域から離れる方向に冗長関節の回転角度を修正する。
これにより、教示した動作をロボットアームに実行させる場合、各関節に干渉が起こらないような関節位置を算出し教示すること無く、ロボットアームの干渉回避を行える。
このうち図5(A)は、図3に示す任意の姿勢から基準姿勢へ移行する中間ステップを示し、図5(B)は、図4のステップにおいて、アーム先端(この場合、ハンド18の一部)の移動予測点が進入禁止領域に入った場合を示し、図5(C)は図5(A)のステップにおいて、アーム先端(ハンド18)の移動予測点が進入禁止領域から退避した状態を示している。
複数(この例で3つ)の冗長関節12,14,16は、互いに平行な軸J2,J3,J4を中心に回転可能に構成されている。
複数(この例で4本)のアーム11,13,15,17は、本体10に冗長関節12,14,16を介して順次連結されている。
ハンド18は、最終端のアーム17に取り付けられている。
また、第1アーム11は、本体10上に原点Oを有する3次元座標軸(X−Y−Z軸)において、末端が原点Oの固定され、Z軸方向に伸び、Z軸を中心に回転可能な第1軸J1を有する。
第2アーム13は、第1冗長関節12から外方に伸びる。第2冗長関節14は、第2アーム13の先端と第3アーム15の末端を連結し、第3アーム15を第2軸J2に平行な第3軸J3を中心に回転可能に構成されている。
第3アーム15は、第2冗長関節14から外方に伸びる。第3冗長関節16は、第3アーム15の先端と第4アーム17の末端を連結し、第4アーム17を第3軸J3に平行な第4軸J4を中心に回転可能に構成されている。
第4アーム17は、第3冗長関節16から外方に伸びる。第4アーム17の先端には、ハンド18が取り付けられている。ハンド18は第4アーム17の軸線(第5軸J5)を中心に回転可能に構成されている。
また、この図において、破線は進入禁止領域20であり、ロボットアームを構成する冗長関節12,14,16、アーム11,13,15,17、及びハンド18が進入することを禁止されている領域である。この進入禁止領域20は、予め設定され、制御装置の記憶装置(図示せず)に記憶されている。
なお、禁止領域は図4のように本体を含有するものに限らず、本体と離れた場所に存在してもよいし、分散して存在してもよい。
ステップS2において、ロボットアームを現在の姿勢から別の姿勢に移行させる際に、制御装置により予め冗長関節12,14,16の必要回転角度を演算する。
ステップS3において、演算した必要回転角度による各関節、各アーム及びハンドの移動予測点を予測する。この関節には、冗長関節12,14,16とそれ以外の関節を含む。それ以外の関節は、必須ではない。
ステップS4において、移動予測点が進入禁止領域20に入るか否か、すなわち、進入禁止領域20との干渉をチェックする。
この場合、基準姿勢へ移行中の通常制御による各軸の制御を中止し、進入禁止領域の回避ステップを行う。
この回避ステップは、図5(B)に示すように第2軸J2、第3軸J3、第4軸J4を図の矢印方向(通常制御に対しJ3,J4は逆方向)に回転指令を与え、アーム先端(ハンド18)の移動予測点を進入禁止領域から退避させる。
このとき、この回避制御より第2軸J2、第3軸J3、第4軸J4が冗長であるため、一部の軸が基準姿勢の目標角度に近づく。
アーム先端の姿勢の維持は、例えば、冗長関節12,14,16の必要回転角度の総和を維持することで達成できる。
進入禁止領域から退避した状態において、基準姿勢に移行するため通常制御を再開する。
再開した通常制御では、再度アーム先端の移動予測点が進入禁止領域に進入する場合があるが、回避制御によって一部の軸は基準姿勢に近づいているため、以前進入禁止領域に入ったときと比較してアームの基準姿勢への移行は進んでいる。
以上より、通常制御、進入禁止領域からの回避制御を繰返しながら基準姿勢へ移行する。
従って、移動予測点が進入禁止領域20に入る場合には、あらかじめ設定された回避動作を実行し、例えば冗長関節12,14,16の必要回転角度の総和を維持したまま、冗長関節12,14,16の間のアームが進入禁止領域20から離れる方向に冗長関節12,14,16の回転角度を修正する。
これにより、教示した動作をロボットアームに実行させる場合、各関節に干渉が起こらないような関節位置を算出し教示すること無く、ロボットアームの干渉回避を行える。
11,13,15,17 アーム、
12,14,16 冗長関節、
18 ハンド、
20 進入禁止領域
Claims (2)
- 互いに平行な軸を中心に回転可能な複数の冗長関節と、
本体に前記冗長関節を介して順次連結された複数のアームと、
前記最終端のアームに取り付けられたハンドとを有する多関節のロボットアームの干渉回避方法であって、
前記ロボットアームの作動領域内に進入禁止領域を予め設定し、
(A) 前記ロボットアームを現在の姿勢から別の姿勢に移行させる際に、制御装置により予め前記冗長関節の必要回転角度を演算し、
(B) 前記必要回転角度による各関節、各アーム及びハンドの移動予測点が前記進入禁止領域に入らない場合には、前記必要回転角度を各関節の指示値として、前記別の姿勢に前記ロボットアームを移行させ、
(C) 前記移動予測点が前記進入禁止領域に入る場合には、あらかじめ設定された回避動作を実行する、ことを特徴とするロボットアームの干渉回避方法。 - 前記回避動作において、
前記アーム先端の姿勢のみを維持したまま、前記冗長関節間のアームが進入禁止領域から離れる方向に冗長関節の修正回転角度を再演算し、
前記修正回転角度による各関節、各アーム及びハンドの移動予測点が前記進入禁止領域に入らない場合には、前記修正回転角度を各関節の指示値として、前記別の姿勢に前記ロボットアームを移行させる、ことを特徴とする請求項1に記載のロボットアームの干渉回避方法。
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