JP6378783B2 - アーム型のロボットの障害物自動回避方法及び制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るロボット100を備える設備110の構成例を示す平面図である。
ロボット100は、例えば半導体ウェハ、ガラスウェハ等の基板を搬送するロボットである。
図2は、ロボット100の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
次に、ロボット100の動作例を説明する。
同様に、領域設定部40による進入禁止領域S1及び動作領域S2の設定も干渉判定部38による干渉判定より前の任意のステップで実行してもよい。
以下では実施の形態2の構成、動作について、実施の形態1との相違点を中心に述べる。
上記実施の形態においては、ロボット100を水平多関節ロボットで構成し、幾何モデルをxy平面において表現し、z軸方向における干渉の有無の判定は行っていないがこれに限られるものではない。これに代えて、ロボットを垂直多関節で構成し、幾何モデルを立体的に表現し、干渉の判定を3次元空間で行ってもよい。
L1 回動軸線
L2 回動軸線
L3 回動軸線
M1 幾何モデル
M2 幾何モデル
M3 幾何モデル
Pp 仮想姿勢
Ps 現在姿勢
Pt 最終姿勢
Ptc 最終候補姿勢
Pv 経由姿勢
Pvc 経由候補姿勢
S1 進入禁止領域
S2 動作領域
Ta 初期軌道
Tb 更新軌道
1 基台
2 第1アーム
2a 第1関節軸
3 第2アーム
3a 第2関節軸
4 ハンド
4a 第3関節軸
5 制御器
12 第1アーム駆動部
13 第2アーム駆動部
14 ハンド駆動部
15 第1アーム角度位置検出部
16 第2アーム角度位置検出部
17 ハンド角度位置検出部
21 制御部
22 記憶部
31 第1アーム制御部
32 第2アーム制御部
33 ハンド制御部
34 最終姿勢決定部
35 初期軌道決定部
36 仮想姿勢算出部
37 幾何モデル表現部
38 干渉判定部
39 経由姿勢決定部
40 領域設定部
41 更新軌道決定部
100 ロボット
110 設備
Claims (6)
- 1以上のリンクが関節によって連結され、先端部にハンドが設けられたロボットアームを備え、姿勢が前記関節の角度位置に基づいて規定されるアーム型のロボットの障害物自動回避方法であって、
前記ロボットを、幾何形状を有するようモデリングして幾何モデルとして表現する幾何モデル表現ステップと、
前記幾何モデルが進入してはいけない進入禁止領域と、当該進入禁止領域によって規定され、前記幾何モデルが動作する動作領域とを設定する領域設定ステップと、
前記ロボットの最終姿勢を決定する最終姿勢決定ステップと、
前記ロボットが現在姿勢から前記最終姿勢に向かって変化する場合における前記ハンドの初期軌道を決定する初期軌道決定ステップと、
前記初期軌道上の所定の点に対応する前記ロボットの仮想姿勢を算出する仮想姿勢算出ステップと、
前記仮想姿勢における前記幾何モデルが前記進入禁止領域と干渉するか否かを判定する干渉判定ステップと、
前記干渉判定ステップにおいて干渉しないと判定した場合、前記仮想姿勢を経由姿勢として決定し、干渉すると判定した場合、前記進入禁止領域の干渉部分と前記幾何モデルの干渉部分とが相対的に反発する反発力(以下、仮想反発力という)を仮想的に発生させ、前記仮想反発力によってある仮想的な姿勢における前記ロボットの前記各関節の回動軸周りに生じるトルクを算出し、更に該トルクの影響によって変化する前記ロボットの所定時間経過後の仮想的な姿勢を算出する演算を前記仮想姿勢を起点として繰り返し行うことによって前記ロボットの仮想的な姿勢の経時変化を算出し、前記ロボットの仮想的な姿勢の経時変化が収束したときの前記ロボットの仮想的な姿勢を経由姿勢として決定する経由姿勢決定ステップと、
前記現在姿勢から前記経由姿勢を経由して前記最終姿勢に変化する場合における前記ハンドの軌道を更新軌道として決定する更新軌道決定ステップと、
最新の経由姿勢決定ステップにおいて決定された経由姿勢を前記初期軌道決定ステップにおける前記現在姿勢と仮定して前記初期軌道決定ステップ、前記仮想姿勢算出ステップ、前記干渉判定ステップ、前記経由姿勢決定ステップ、及び前記更新軌道決定ステップを繰り返して実行するステップと、を含む、ロボットの障害物自動回避方法。 - 前記最終姿勢決定ステップは、既知の軌道上に設定される前記ロボットの複数の最終候補姿勢のうち、前記ロボットの現在姿勢と前記最終候補姿勢との前記各関節の角度の変位の絶対値の総和が最小の値である最終候補姿勢を前記最終姿勢として選択し、決定する、請求項1に記載のロボットの障害物自動回避方法。
- 前記仮想反発力は、前記幾何モデルが進入禁止領域に進入した距離に比例して大きくなるように構成されている、請求項1又は2の何れかに記載のロボットの障害物自動回避方法。
- 前記ロボットの姿勢が前記最終姿勢に近づくように経時変化せず、停留状態に陥っているか否かを判定する停留状態判定ステップと、
前記停留状態判定ステップにおいて停留状態に陥っていると判定された場合、前記ロボットの前記仮想反発力によって押し出された状態の姿勢以外の経由候補姿勢を生成する経由候補姿勢生成ステップと、
前記経由候補姿勢が前記最終姿勢に近づく姿勢であるか否かを判定する第1判定ステップと、
前記第1判定ステップにおいて、前記経由候補姿勢が前記最終姿勢に近づく方向に変化する姿勢であると判定された場合、該経由候補姿勢に基づいて前記経由姿勢を決定する第1決定ステップとを有する、請求項1乃至3の何れかに記載のロボットの障害物自動回避方法。 - 前記第1判定ステップにおいて、前記経由候補姿勢が前記最終姿勢から遠ざかる方向に変化する姿勢であると判定された場合、確率値に基づいて前記経由候補姿勢を選択するか否かを判定する第2判定ステップと、
前記第2判定ステップにおいて選択すると判定されると、当該経由候補姿勢に基づいて前記経由姿勢を決定する第2決定ステップとを有する、請求項4に記載のロボットの障害物自動回避方法。 - 1以上のリンクが関節によって連結され、先端部にハンドが設けられたロボットアームを備え、姿勢が前記関節の角度位置に基づいて規定されるアーム型のロボットの制御装置であって、
前記ロボットを、幾何形状を有するようモデリングして幾何モデルとして表現する幾何モデル表現部と、
前記幾何モデルが進入してはいけない進入禁止領域と、当該進入禁止領域によって規定され、前記幾何モデルが動作する動作領域とを設定する領域設定部と、
前記ロボットの最終姿勢を決定する最終姿勢決定部と、
前記ロボットが現在姿勢から前記最終姿勢に向かって変化する場合における前記ハンドの初期軌道を決定する初期軌道決定部と、
前記初期軌道上の所定の点に対応する前記ロボットの仮想姿勢を算出する仮想姿勢算出部と、
前記仮想姿勢における前記幾何モデルが前記進入禁止領域と干渉するか否かを判定する干渉判定部と、
経由姿勢を決定する経由姿勢決定部と、
更新軌道決定部と、を備え、
前記経由姿勢決定部は、前記干渉判定部が干渉しないと判定した場合、前記仮想姿勢を経由姿勢として決定し、干渉すると判定した場合、前記進入禁止領域の干渉部分と前記幾何モデルの干渉部分とが相対的に反発する反発力(以下、仮想反発力という)を仮想的に発生させ、前記仮想反発力によってある仮想的な姿勢における前記ロボットの前記各関節の回動軸周りに生じるトルクを算出し、更に該トルクの影響によって変化する前記ロボットの所定時間経過後の仮想的な姿勢を算出する演算を前記仮想姿勢を起点として繰り返し行うことによって前記ロボットの仮想的な姿勢の経時変化を算出し、前記ロボットの仮想的な姿勢の経時変化が収束したときの前記ロボットの仮想的な姿勢を経由姿勢として決定し、
前記更新軌道決定部は、前記現在姿勢から前記経由姿勢を経由して前記最終姿勢に変化する場合における前記ハンドの軌道を更新軌道として決定し、
前記経由姿勢決定部が決定した最新の経由姿勢を前記初期軌道決定部の現在姿勢と仮定して、前記初期軌道決定部、前記仮想姿勢算出部、前記干渉判定部、前記経由姿勢決定部、及び前記更新軌道決定部が繰り返し処理する、アーム型のロボットの制御装置。
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