JP6567101B2 - 教示方法、ロボットの動作方法、プログラム、記憶媒体、教示装置 - Google Patents
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Description
また、本発明は、共通の作業領域を有するように配置された複数のロボットの軌道を仮想空間上で算出するコンピュータと、表示装置と、を有する教示装置において、前記コンピュータは、教示値に基づいて前記複数のロボットの各ロボットの駆動部を動作させたときに前記各ロボットを構成する点が描く軌道の集合であるロボット通過領域を、前記各ロボットについて仮想空間上で算出し、前記各ロボットの通過領域同士の交差の有無を検出し、交差を検出した場合に、交差した領域内の少なくとも一部の空間に前記複数のロボットのいずれもが通過できなくする制約条件として、前記ロボット通過領域が互いに交差する2点間を結ぶ線分の中間点と前記各ロボットの原点とを結ぶ線分上の点を、前記各ロボットが経由しなければならない経由点として設定し、前記ロボット通過領域と前記経由点を前記表示装置に表示させる、ことを特徴とする教示装置である。
各ロボットに目的とする動作を教示する際に、予め位置を確定させる必要がある部位を指し、例えば各ロボットのハンド部分である。
(動作指令リスト)
教示しようとする一連の動作において、各ロボットの基準部位が取るべき始点、経由点、終点の位置情報を含むリストである。
(経路)
動作指令リストの始点から終点まで障害物を避けて基準部位を移動させる時に、基準部位が通る軌跡である。
(教示値)
障害物を避けるための、始点、経由点、終点などの教示点の集合である。
(駆動部)
ロボットを動作させる際に、駆動指示値に従って駆動される機構を指し、例えば、モータにより回転可能な関節機構や伸縮可能なアーム機構である。
仮想空間上で、教示値に基づいてロボットの駆動部を駆動させた時に、ロボットを構成する各点が通過する仮想空間上の軌道の集合である。すなわち、ロボット通過領域とは、有体物であるロボットが教示値に従って動作する際の掃引空間(三次元的な軌跡の集合)を、仮想空間上で表現したものである。
複数のロボットの通過領域同士が交差(空間的に重複)している場合に、交差が発生している領域内の少なくとも一部の空間を、いずれのロボットも通過できないようにするようにコンピュータが設定する条件である。
まず、教示装置であるコンピュータは、教示しようとする一連の動作において、各々のロボットの基準部位が取るべき始点、経由点、終点の位置情報を含んだ動作指令リストを記憶する。ここで、基準部位とは、ロボットが目的とする動作を行う際に、位置を確定させる必要がある部位を指し、典型的には各ロボットのハンド部分である。
また、教示装置であるコンピュータは、各ロボットの動作範囲内にある障害物の位置および形状の情報を記憶する。
交差を検出しなかった場合には、そのまま教示値を採用する。
本発明の教示方法によれば、ロボット同士の干渉を回避するために、各ロボットの動作タイミングの調整を行わなくともよい。
実施例では、回転関節を有するシリアルリンク型の2台のロボットアームに教示する例を説明する。
図1、図2は本発明の実施例1に係るロボット教示システムの構成を示している。図1は、ロボット教示システム全体の構成を示した図で、図2は教示方法を実施するコンピュータのブロック図である。
また、作業者が入力した動作指令や、それに基づき演算処理部1が生成したロボット通過領域や制約条件あるいは仮想的な障害物などを確認するための表示装置として、ディスプレイ13が接続されている。
以下、実施例1に係る教示方法について、図4乃至図8を用いて詳細に説明する。
図4は、教示方法の工程を示すフローチャートで、以下の6つの工程を含んでいる。S100は動作指令準備工程、S110はロボットが障害物を回避するための教示値を生成する教示値生成工程、S120は仮想空間上でロボット通過領域を生成するロボット通過領域算出工程、S130はロボット通過領域の交差を検出する交差検出工程である。また、S140は制約条件として仮想的な障害物を追加する制約条件追加工程、S150は制約条件追加工程後にロボットが障害物を回避するための教示値を再生成する教示値再生成工程である。上記の6工程を含むプログラムは、演算処理部1のROM21に備えられている。
動作指令の与え方として、ロボットアームの基準となる点を定め(本実施例ではハンドの先端)、教示したい動作における基準点の位置の始点、経由点、終点の情報を与えればよい。
Oa1 = { a1 , a2 }
Oa2 = { a2 , a3 }
これは、ロボットアーム5が始点a1から終点a2に移動し、その後に始点a2から終点a3に移動することを意味する。
また、ロボットアーム6に与えられた動作指令は1つで、動作指令Ob1とする。
Ob1 = { b1 , b2 }
ロボットアーム6については、始点b1から終点b2に移動することを意味する。
ロボットアーム5については、図6に示すように、基準部位であるハンドの先端が移動する経路rTra1が動作指令Oa1に基づいて生成され、経路rTra2が動作指令Oa2に基づいて生成される。また、ロボットアーム6については、基準部位であるハンドの先端が移動する経路rTrb1がOb1に基づいて生成される。
そこで、工程S140では、交差している経路rTra1と経路rTrb1について、仮想的な障害物の追加処理を行う。図7は、これを説明するための図である。まず、図7に示すように、経路rTra1と経路rTrb1におけるロボット通過領域の交点である点Int1と点Int2を計算する。次に、点Int1と点Int2を結ぶ線を計算し、これを新たな仮想的な障害物w1として、障害物の情報に追加する。この例では、追加する仮想的な障害物は1つであるが、複数の箇所で交差していれば、複数の障害物が追加される。
コンピュータ10は、新たに生成された経路に対応する経由点を、変更された教示値として記憶する。
以上のように、実施例1の教示方法は、3次元空間を移動するロボットの場合においても適用可能である。
実施例2においても、図1、図2に示したロボット教示システムを用い、図3に示した回転関節を有するシリアルリンク型の2台のロボットアームに教示する。実施例1と説明が重複する部分については、ここでは省略する。
これに対して、実施例2では、仮想的な障害物ではなく、ロボット通過領域の交差を回避するための経由点を追加的に設定することで、経路を修正する。ここで、経由点とはロボットアームが始点から終点へと動作するまでの間に通らなければならない点であり、経由点を適切な位置に配置することで、ロボットアームの経路を修正することが可能となる。
以下、経由点の追加方法を含む実施例2の教示方法について説明する。
実施例1では、交差が検出されると、図4の工程S140において制約条件として仮想的な障害物を追加していたが、実施例2では、図9の工程S240において制約条件として経由点を追加する。
Oa1−1 = { a1 , Sa1 } 、Oa1−2 = { Sa1 , a2 } 、Oa2 = { a2 , a3 }
同様に、ロボットアーム6に対する動作指令は、以下のようになる。
Ob1−1 = { b1 , Sb1 } 、Ob1−2 = { Sb1 , b2 }
図9のS250では、上記の変更された動作指令をもとに、教示値を再度生成する。
尚、実施例2においても、平面的に動作するロボットアームで説明したが、3次元空間を移動するロボットの場合にも適用可能である。
実施例1においては、平面的に動作する2台のロボットアームの例で説明したが、3次元的に動作するロボットや、多数のロボットが作業領域を共有する場合には、図4のフローチャートでは、必ずしも十分でない場合がある。工程S140で、仮想的な障害物を追加して経路を再生成したとしても、再生成した経路についてロボット通過領域同士が交差しないとは限らない場合がありえる。
実施例2においては、平面的に動作する2台のロボットアームの例で説明したが、3次元的に動作するロボットや、多数のロボットが作業領域を共有する場合には、図9のフローチャートでは、必ずしも十分でない場合がある。工程S240で、経由点を追加して経路を再生成したとしても、再生成した経路についてロボット通過領域同士が交差しないとは限らない場合がありえる。
本発明の実施は、上述した4つの実施例に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。例えば、共通の作業領域の形状、設置されたロボットの数、種類、設置位置等は、上記の例に限らない。また、教示値を生成するコンピュータの構成も、上記の例に限らない。
Claims (13)
- 共通の作業領域を有するように配置された複数のロボットに、コンピュータを使って動作を教示する教示方法であって、
教示すべき動作についての各ロボットの基準部位の始点、経由点、終点の位置情報を含む動作指令リストを、前記コンピュータが記憶する工程と、
前記複数のロボットの動作範囲内にある障害物の位置および形状の情報を、前記コンピュータが記憶する工程と、
前記コンピュータが、前記動作指令リスト及び前記障害物の位置および形状の情報に基づき、前記基準部位を前記始点から前記終点まで前記障害物を避けて移動させるための追加の経由点を各々のロボットについて独立に生成し、教示値として記憶する教示値生成工程と、
前記コンピュータが、前記教示値に基づいて前記各ロボットの駆動部を動作させたときに各ロボットを構成する点が描く軌道の集合であるロボット通過領域を、各ロボットについて仮想空間上で算出して記憶するロボット通過領域算出工程と、
前記コンピュータが、前記ロボット通過領域算出工程で算出した各ロボットの通過領域同士の交差の有無を検出する交差検出工程と、
前記コンピュータが、前記交差検出工程で交差を検出した場合に、交差した領域内の少なくとも一部の空間に前記複数のロボットのいずれもが通過できなくする制約条件を設定し、前記動作指令リストまたは前記障害物の位置情報に追加する制約条件追加工程と、
前記コンピュータが、前記制約条件追加工程の後の前記動作指令リスト及び前記障害物の位置情報に基づき、前記基準部位を前記始点から前記終点まで前記障害物を避けて移動させるための教示値を、各々のロボットについて再生成する教示値再生成工程と、を有する、
ことを特徴とする教示方法。 - 前記コンピュータが、前記教示値再生成工程で再生成した各々のロボットの教示値に基づいて、前記ロボット通過領域算出工程、前記交差検出工程を再度実行する、
ことを特徴とする請求項1に記載の教示方法。 - 前記制約条件追加工程は、
コンピュータが、前記各々のロボットのロボット通過領域同士が交差する領域内に仮想的な障害物を設定し、前記障害物の位置および形状の情報に前記仮想的な障害物の位置および形状の情報を追加する工程である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の教示方法。 - 前記制約条件追加工程は、
前記各々のロボットのロボット通過領域同士が交差する2点間を結ぶ線分の中間点と前記各々のロボットの原点とを結ぶ線分上の点を、前記各々のロボットが前記始点から前記終点へ向かう途中で経由しなければならない経由点として設定し、前記動作指令リストに追加する工程である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の教示方法。 - 前記基準部位は、前記ロボットが備えるハンドである、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の教示方法。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の教示方法で生成した教示値に基づき、前記複数のロボットを動作させる、
ことを特徴とする複数のロボットの動作方法。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の教示方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の教示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体。
- コンピュータと、
請求項6に記載のプログラムを記憶した装置と、を備える、
ことを特徴とする教示装置。 - 共通の作業領域を有するように配置された複数のロボットの軌道を仮想空間上で算出するコンピュータと、表示装置と、を有する教示装置において、
前記コンピュータは、
教示値に基づいて前記複数のロボットの各ロボットの駆動部を動作させたときに前記各ロボットを構成する点が描く軌道の集合であるロボット通過領域を、前記各ロボットについて仮想空間上で算出し、前記各ロボットの通過領域同士の交差の有無を検出し、
交差を検出した場合に、交差した領域内の少なくとも一部の空間に前記複数のロボットのいずれもが通過できなくする制約条件として仮想的な障害物を設定し、前記ロボット通過領域と前記制約条件を前記表示装置に表示させ、
前記仮想的な障害物を避けて移動させるための新たな教示値を、前記各ロボットについて生成し、
前記新たな教示値に基づいて前記各ロボットの駆動部を動作させたときに前記各ロボットを構成する点が描く軌道の集合であるロボット通過領域を、前記各ロボットについて仮想空間上で算出し、前記仮想的な障害物とともに前記表示装置に表示させる、
ことを特徴とする教示装置。 - 前記コンピュータは、前記仮想的な障害物を、前記ロボット通過領域が互いに交差する2点を結ぶ線分上に設定する、
ことを特徴とする請求項10に記載の教示装置。 - 共通の作業領域を有するように配置された複数のロボットの軌道を仮想空間上で算出するコンピュータと、表示装置と、を有する教示装置において、
前記コンピュータは、
教示値に基づいて前記複数のロボットの各ロボットの駆動部を動作させたときに前記各ロボットを構成する点が描く軌道の集合であるロボット通過領域を、前記各ロボットについて仮想空間上で算出し、前記各ロボットの通過領域同士の交差の有無を検出し、
交差を検出した場合に、交差した領域内の少なくとも一部の空間に前記複数のロボットのいずれもが通過できなくする制約条件として、前記ロボット通過領域が互いに交差する2点間を結ぶ線分の中間点と前記各ロボットの原点とを結ぶ線分上の点を、前記各ロボットが経由しなければならない経由点として設定し、前記ロボット通過領域と前記経由点を前記表示装置に表示させる、
ことを特徴とする教示装置。 - 前記コンピュータは、前記経由点を経由して移動させるための新たな教示値を、前記各ロボットについて生成し、
前記新たな教示値に基づいて前記各ロボットの駆動部を動作させたときに前記各ロボットを構成する点が描く軌道の集合であるロボット通過領域を、前記各ロボットについて仮想空間上で算出し、前記経由点とともに前記表示装置に表示させる、
ことを特徴とする請求項12に記載の教示装置。
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