JP4488811B2 - ロボット制御方法およびロボットシステム - Google Patents
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Description
作業目標を表す作業目標情報が指示されたとき、前記制御対象領域毎に、前記制御対象領域に含まれる部位のうちで前記制御対象領域の移動先位置が計算される部位である代表点が前記動作条件に合致する位置を、前記代表点の移動先位置の候補である参照位置として計算する参照位置計算工程と、
前記参照位置計算工程で代表点毎に計算された参照位置に基づいて、前記動作条件の優先度に従って、前記各代表点を移動させるべき目標位置を計算する目標位置計算工程と、
前記目標位置計算工程で計算された目標位置に基づいて前記ロボットの各軸の値を計算する各軸値計算工程と、
前記各軸値計算工程で計算された各軸の値をロボットの各軸に指令する指令工程とを含むことを特徴とするロボット制御方法である。
前記参照位置計算工程で代表点毎に計算された参照位置が対応する代表点の移動許諾範囲内にないときは、前記移動許諾範囲内の位置であって、各制御対象領域の参照位置に最も近い移動許諾範囲内の条件を満たす位置を、各代表点の目標位置として計算することを特徴とする。
本発明に従えば、繰り返し計算を行わないので、20自由度以上の自由度を有するロボットについて、従来技術による計算時間に比べて、ロボットの各軸の値をより短時間に求めることができる。
本発明に従えば、制御対象領域の自由度が6自由度以下であるので、つまり制御対象領域内の自由度が少ないので、冗長な自由度を少なくでき、制御対象領域内の各軸の値の計算時間を短くでき、さらにロボットの各軸の値を短時間に求めることができる。
前記制御対象領域毎に、前記制御対象領域に含まれる部位のうちで前記制御対象領域の移動先位置が計算される部位である代表点を決定する決定工程と、
前記分割工程で分割された複数の制御対象領域毎に、前記ロボットが行うべき動作を示す作業目標を達成するための1つの動作条件を予め設定し、かつ作業目標を達成するための制御対象領域毎の目標位置を計算する順序を表す優先度を動作条件の優先度として予め設定する設定工程と、
作業目標を表す作業目標情報が指示されたときに、前記制御対象領域毎に、前記代表点が前記動作条件に合致する位置を、前記代表点の移動先位置の候補である参照位置として計算する参照位置計算工程と、
前記参照位置計算工程で代表点毎に計算された参照位置に基づいて、前記動作条件の優先度に従って、前記各代表点を移動させるべき目標位置を計算する目標位置計算工程と、
前記目標位置計算工程で計算された目標位置に基づいて前記ロボットの各軸の値を計算する各軸値計算工程と、
前記各軸値計算工程で計算された各軸の値をロボットの各軸に指令する指令工程とを含むことを特徴とするロボット指令決定方法である。
System)が稼動するコンピュータによって実現される。コンピュータは、ロボット部11に搭載され、図2または図21に示すロボット制御方法を実行することができる。制御部12は、遠隔操作装置20からロボットが行うべき動作を示す作業目標情報(以下作業目標という)作業目標を受信すると、作業目標を実現するためのロボットの各軸の値を、図2または図21に示すロボット制御方法によって計算し、計算した各軸の値をロボット部11に指令する。制御部12は、通信部13を介して、撮像部14からの映像を遠隔操作装置20に送信する。
X=(M1X1+M2X2+…+MnXn)/(M1+M2+…+Mn)
…(1)
ここに、Miは、リンクiの重量であり、Xiは、リンクiの重心座標である。iは、1〜nの自然数であり、Xiは、ロボットが直立状態のときのロボットのx座標を基準としたときのリンクiの重心座標の値である。
Y=(M1Y1+M2Y2+…+MnYn)/(M1+M2+…+Mn)
…(2)
ここに、Yiは、リンクiのy軸方向の重心座標であり、ロボットが直立状態のときのロボットのy座標を基準としたときのリンクiの重心座標の値である。
R11=C1C345−S1S2S345
R12=S1S2C345S6+C1S345S6−S1C2C6
R13=S1S2C345C6+C1S345C6+S1C2S6
R21=S1C345+C1S2S345
R22=−C1S2C345S6+S1S345S6+C1C2C6
R23=−C1S2C345C6+S1S345C6−C1C2S6
R31=−C2S345
R32=C2C345S6+S2C6
R33=C2C345C6−S2S6
X=−L2(S1S2C3+C1S3)−L3S1S2C34−L3C1S34
+L1S1C2
Y=L2(C1S2C3−S1S3)+L3C1S2C34−L3S1S34
−L1C1C2
Z=−L3C2C3−L2C2C34−L1S2
Sn=sin(θn)、Cn=cos(θn)、nは自然数、
S345=sin(θ3+θ4+θ5)、C345=cos(θ3+θ4+θ5)
である。
図14は、支持多角形100と床面投影点103との関係を説明するための図である。床面投影点103は、上述したx、y座標を用いることによって、全身の重心位置を床面に投影した位置(x、y)として表すことができる。支持多角形100は、両足裏で構成される多角形であり、床面投影点103が支持多角形内の所定の範囲内にあるか否かで、腰45の参照位置の水平成分の位置を求める。
x=−L3S5−L2S45 …(6)
y=(L3C5+L2C45)S6+L1C6 …(7)
z=(L3C5+L2C45)C6−L1S6 …(8)
C6y−S6z=L1
x2+y2+z2=L1 2+L2 2+L3 2+2L2L3C4
x=(−L3−L2C4)S5−L2S4C5
θ5=−atan2(S5,C5)
同様に上述した順変換の関係式から、次式が成り立ち、S345とC345を計算することができる。
S345=−R31/C2
C345=(R33+S2S6)/(C2C6)
θ345=atan2(S345,C345)=θ3+θ4+θ5
S1=(−S2S345R11+C345R21)
/(C345 2+S2 2S345 2)
C1=(C345R11+S2S345R21)
/(C345 2+S2 2S345 2)
θ1=atan2(S1,C1)
Access Memory)を含んで構成され、ロボット制御方法をコンピュータに実行させるプログラムは、このメモリに格納される。
2,31 頭部
3,32 腕部
4,33 胴体部
5,34 脚部
6 手部
10 ロボットシステム
11 ロボット部
12,22 制御部
13,23 通信部
14 撮像部
20 遠隔操作装置
21 入力部
24 表示部
41 手先
42 肘
43 肩
44 胸
45 腰
46 膝
47 足
51〜56 リンク
150 ロボットシステム
151 門構形移動装置
152 6軸垂直多関節型ロボット
153,154 レール
155 ライン
160 ワーク
170 走行軸
171 横行軸
172 昇降軸
173 旋回軸
Claims (14)
- 複数のリンクと各リンクを相互に連結する複数の連結部によって構成されるロボットを制御対象として分割した複数の制御対象領域毎に、前記ロボットが行うべき動作を示す作業目標を達成するための1つの動作条件を予め設定し、かつ作業目標を達成するための制御対象領域毎の目標位置を計算する順序を表す優先度を動作条件の優先度として予め設定する設定工程と、
作業目標を表す作業目標情報が指示されたとき、前記制御対象領域毎に、前記制御対象領域に含まれる部位のうちで前記制御対象領域の移動先位置が計算される部位である代表点が前記動作条件に合致する位置を、前記代表点の移動先位置の候補である参照位置として計算する参照位置計算工程と、
前記参照位置計算工程で代表点毎に計算された参照位置に基づいて、前記動作条件の優先度に従って、前記各代表点を移動させるべき目標位置を計算する目標位置計算工程と、
前記目標位置計算工程で計算された目標位置に基づいて前記ロボットの各軸の値を計算する各軸値計算工程と、
前記各軸値計算工程で計算された各軸の値をロボットの各軸に指令する指令工程とを含むことを特徴とするロボット制御方法。 - 前記目標位置計算工程では、前記参照位置計算工程で代表点毎に計算された参照位置が、各代表点が移動することができる移動可能範囲内の所定の範囲である移動許諾範囲内にあるときは、各代表点の参照位置を各代表点の目標位置として計算し、
前記参照位置計算工程で代表点毎に計算された参照位置が対応する代表点の移動許諾範囲内にないときは、前記移動許諾範囲内の位置であって、各制御対象領域の参照位置に最も近い移動許諾範囲内の条件を満たす位置を、各代表点の目標位置として計算することを特徴とする請求項1に記載のロボット制御方法。 - 前記目標位置計算工程では、代表点の目標位置を計算しようとする制御対象領域に隣接する制御対象領域の代表点がすでに計算されているときは、すでに計算された隣接する制御対象領域の代表点の目標位置を基準として制御対象領域の代表点の目標位置を計算することを特徴とする請求項1または2に記載のロボット制御方法。
- 前記各代表点の移動許諾範囲を対応する移動可能範囲で除した割合が、優先度の高い動作条件が設定された制御対象領域のほうが優先度の低い動作条件が設定された制御対象領域より小さいことを特徴とする請求項2に記載のロボット制御方法。
- 前記参照位置計算工程では、前記制御対象領域毎の代表点の参照位置を並行して計算することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のロボット制御方法。
- 前記各軸値計算工程では、前記制御対象領域内の各軸の値を制御対象領域毎に並行して計算することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のロボット制御方法。
- 前記ロボットは、20自由度以上の自由度を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のロボット制御方法。
- 前記制御対象領域の自由度は、6自由度以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載のロボット制御方法。
- 前記ロボットは、人間の腕に相当する腕部、人間の胴体に相当する胴体部、人間の脚に相当する脚部とを含む人間型ロボットであり、前記腕部、前記胴体部、および前記脚部をそれぞれ制御対象領域とすることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載のロボット制御方法。
- 前記人間型ロボットは、前記腕部の代表点が手先、前記胴体部の代表点が肩、および前記脚部の代表点が腰であり、前記制御対象領域の代表点の移動許諾範囲の移動可能範囲に対する割合が、腰の代表点の割合が肩部の代表点の割合より小さく、かつ肩の代表点の割合が手先の代表点の割合より小さいことを特徴とする請求項9に記載のロボット制御方法。
- 前記参照位置計算工程で、腰の参照位置を計算する際、腰の速度が肩の速度に比例した速度となるように計算することを特徴とする請求項10に記載のロボット制御方法。
- 複数のリンクと各リンクを相互に連結する複数の連結部によって構成されるロボットに、請求項1〜11のいずれか1つに記載のロボット制御方法を実行するコンピュータを搭載したことを特徴とするロボットシステム。
- 前記ロボットは、作業目標情報を決定するための検知手段を有し、前記検知手段で検知された情報に基づいて作業目標情報を生成し、生成された作業目標情報を前記ロボットの作業目標情報とすることを特徴とする請求項12に記載のロボットシステム。
- 複数のリンクと各リンクを相互に連結する複数の連結部によって構成されるロボットを、制御対象とする複数の制御対象領域に分割する分割工程と、
前記制御対象領域毎に、前記制御対象領域に含まれる部位のうちで前記制御対象領域の移動先位置が計算される部位である代表点を決定する決定工程と、
前記分割工程で分割された複数の制御対象領域毎に、前記ロボットが行うべき動作を示す作業目標を達成するための1つの動作条件を予め設定し、かつ作業目標を達成するための制御対象領域毎の目標位置を計算する順序を表す優先度を動作条件の優先度として予め設定する設定工程と、
作業目標を表す作業目標情報が指示されたときに、前記制御対象領域毎に、前記代表点が前記動作条件に合致する位置を、前記代表点の移動先位置の候補である参照位置として計算する参照位置計算工程と、
前記参照位置計算工程で代表点毎に計算された参照位置に基づいて、前記動作条件の優先度に従って、前記各代表点を移動させるべき目標位置を計算する目標位置計算工程と、
前記目標位置計算工程で計算された目標位置に基づいて前記ロボットの各軸の値を計算する各軸値計算工程と、
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