JP6895086B2 - ロボットの制御装置、制御方法及びプログラム - Google Patents
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そのため、特許文献1に記載された経路探索装置では、把持位置の候補が複数ある場合に、把持位置の候補ごとに、移動経路の生成処理を並行して実行することにより、全体として処理時間を短縮しようとするものであるが、移動経路の生成処理を並行して同時に実行するため、移動経路を生成するための計算負荷が高くなっていた。
まず、図1を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、本実施形態(以下「第1実施形態」ともいう。)に係るロボット制御システム1の概略構成を示す図である。同図に示すとおり、ロボット制御システム1は、制御装置10と、制御装置10により制御されるロボット20とを備える。
<ロボット20の構成>
図1に示すように、第1実施形態において、ロボット20は、ベース22と、ワークを把持するためのエンドエフェクタ24と、ベース22とエンドエフェクタ24を接続するアーム26とを備えるものとする。アーム26は、複数のリンクLk(kは自然数)と、リンク同士を連結する複数のジョイントJi(iは自然数)により構成される。リンクLkには、ジョイントJiを駆動するための図示しないモータが内蔵され、後述するモーション生成部150からロボット20に対して出力される制御信号に基づいて制御される。また、各ジョイントJiには、回転角度等を検出するための図示しない角度センサが内蔵されていてもよく、計測された角度値等は、制御装置10に対して出力される構成となっている。
図2は、第1実施形態に係る制御装置10のハードウェア構成の一例を示す図である。同図に示すとおり、制御装置10は、その物理的構成として、入力装置11と、表示部12と、外部インタフェース(I/F)13と、メモリ14と、CPU(Central Processing Unit)15と、記憶装置16とを備える。これらの各構成は、バスを介して相互にデータ送受信可能に接続される。なお、本例では制御装置10が一台のコンピュータで構成される場合について説明するが、制御装置10は、複数のコンピュータを用いて実現されてもよい。また、図2で示す構成は一例であり、制御装置10はこれら以外の構成を有してもよいし、これらの構成のうち一部を有さなくてもよい。
次に、制御装置10の構成について説明する。図3は、第1実施形態に係る制御装置10の機能ブロックの一例を示す図である。同図に示すとおり、制御装置10は、把持姿勢受付部120と、把持姿勢選択部130と、開始終了姿勢入力部140と、モーション生成部150とを備える。また、同図中、入力装置11は、ユーザからデータの入力を受け付けるための物理的構成であり、ロボット20は、制御装置10により制御される対象であることは、上述のとおりである。
次に、図4から図7を用いて、把持姿勢選択部130における把持姿勢の候補(以下「把持姿勢候補」や単に「候補」ともいう。)の評価例について説明する。
図4は、初期姿勢に対して、把持姿勢候補が2つある場合を例示した図である。ここでは、説明のため、ジョイントが2つの2軸ロボットアームを前提に説明するが、ジョイントの数を2つに限定する趣旨ではなく、ジョイントの数は任意である。この例では、図4(A)に示すとおり、初期姿勢41は、第1のジョイントJ1の角度が10度、第2のジョイントJ2の角度が10度であるものとする。なお、理解を容易にするため、以後、第1のジョイントJ1と第2のジョイントJ2の角度を、(J1,J2)=(10°,10°)などと表す。
次に、ロボット20がワークを把持した後、所定の配置位置まで運搬する場合の、把持姿勢の選択について説明する。
C1=初期姿勢41と第1候補43aの距離+第1候補43aと配置位置の距離
={|20−10|+|50−10|}+{|70−20|+|−70−50|}
=220
であり、他方、第2候補43bを経由した場合の距離に基づく評価値C2は、
C2=初期姿勢41と第2候補43bの距離+第2候補43bと配置位置の距離
={|70−10|+|−50−10|}+{|70−70|+|−70+50|}
=140
である。したがって、初期姿勢から配置姿勢までの経路全体では、図4及び図5に示す例と異なり、第2候補43bの方がより高い評価となる。したがって、この例では、第2候補43bが把持姿勢として選択される。
次に、第1実施形態における処理フローを説明する。
<第2実施形態>
図9は、第2実施形態に係る制御装置10の機能ブロックの一例を示す図である。第2実施形態は、第1実施形態に中間姿勢生成部160が追加されたものであり、中間姿勢生成部160以外の構成は、特に説明しない限り、第1実施形態と同様である。
図11は、第3実施形態に係る制御装置10の機能ブロックの一例を示す図である。第3実施形態は、第1実施形態にロボット仕様データベース(ロボット仕様DB)170が追加されたものであり、ロボット仕様DB170以外の構成は、特に説明しない限り、第1実施形態と同様である。なお、ロボット仕様DB170は、本発明の「ロボット仕様データ保持部」の一例である。
図12は、初期姿勢と把持姿勢の2つの候補とをコンフィギュレーション空間上にサンプリングした図である。同図に示す例において、初期姿勢51は、(J1,J2)=(0°,0°)である。また、把持姿勢の第1候補53aは、(J1,J2)=(50°,0°)であり、第2候補53bは、(J1,J2)=(25°,25°)であるものとする。
C1=max(|50−0|/10,|0−0|/20)=5秒
C2=max(|25−0|/10,|25−0|/20)=2.5秒
となり、第2候補53bの方が、動作時間がより短くなる可能性が高く、有用であるといえる。したがって、この例で動作速度を考慮した評価式を用いる場合、把持姿勢選択部130は、第2候補53bを把持姿勢として選択する。
図14は、第4実施形態に係る制御装置10の機能ブロックの一例を示す図である。第4実施形態は、ロボット20から制御装置10に、ロボット20の現在の姿勢(現在姿勢)が通知されるほかは、特に説明しない限り、第1実施形態と同様である。
図16は、第5実施形態に係る制御装置10の機能ブロックの一例を示す図である。第5実施形態は、センサ30によって検出されたワークの位置に基づいて、把持姿勢の候補を算出するものであり、第1実施形態に、把持情報登録データベース(把持情報登録DB)180と把持姿勢算出部190とが追加されたものである。また、ロボット20上又はロボット20の周辺に、ワークの位置及び向き等を検出するためのセンサ30が設けられている。これら以外の構成は、特に説明しない限り、第1実施形態と同様である。なお、把持情報登録DB180は、本発明の「把持情報保持部」の一例である。
ロボット(20)が把持対象物を把持して運搬するためのモーションを生成し、当該モーションに基づいて前記ロボット(20)を制御する制御装置(10)であって、
前記ロボット(20)が前記把持対象物を把持することのできる把持姿勢の候補を複数受け付ける把持姿勢受付部(120)と、
前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと、前記ロボット(20)の初期姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する把持姿勢選択部(130)と、
前記初期姿勢から前記選択された把持姿勢までの間の前記ロボット(20)のモーションを生成するモーション生成部(150)と、
を備える制御装置(10)。
ロボット(20)が把持対象物を把持して所定の配置位置まで運搬するためのモーションを生成し、当該モーションに基づいて前記ロボット(20)を制御する制御装置(10)であって、
前記ロボット(20)が前記把持対象物を把持することのできる把持姿勢の候補を複数受け付ける把持姿勢受付部(120)と、
前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと、前記ロボット(20)の初期姿勢及び前記把持対象物を前記配置位置に配置することのできる配置姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する把持姿勢選択部(130)と、
前記初期姿勢から前記選択された把持姿勢までの間の前記ロボット(20)のモーションを生成し、さらに、前記選択された把持姿勢から前記配置姿勢までの間の前記ロボット(20)のモーションを生成するモーション生成部(150)と、
を備える制御装置(10)。
前記初期姿勢と前記複数の把持姿勢の候補とに基づいて中間姿勢を生成する中間姿勢生成部(160)をさらに備え、
前記把持姿勢選択部(130)は、前記初期姿勢に基づく評価からは把持姿勢を選択することができなかったとき、前記初期姿勢にかえて前記中間姿勢を用いて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと前記中間姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する、
付記1または2記載の制御装置(10)。
前記ロボット(20)が有する各軸の速度を含む仕様情報を格納するロボット仕様データ保持部(170)をさらに備え、
前記把持姿勢選択部(130)は、前記ロボット仕様データ保持部(170)に格納された前記仕様情報を用いて、前記ロボット(20)の動作時間も考慮して前記複数の把持姿勢の候補を評価する、
付記1から3のいずれか1つに記載の制御装置(10)。
前記初期姿勢として、前記ロボット(20)から取得した前記ロボット(20)の現在の姿勢を用いる、
付記1から4のいずれか1つに記載の制御装置(10)。
前記ロボット(20)のエンドエフェクタ(24)と当該エンドエフェクタ(24)によって把持される把持対象物との相対的な関係を格納する把持情報保持部(180)と、
センサ(30)から取得された把持対象物の位置及び向きと、前記把持情報保持部(180)に格納された前記エンドエフェクタ(24)と前記把持対象物との相対的な関係とに基づいて、把持姿勢の候補を複数算出して、前記把持姿勢受付部(120)に渡す把持姿勢算出部(190)と、をさらに備える
付記1から5のいずれか1つに記載の制御装置(10)。
前記ロボット(20)はシミュレータを含む、
付記1から6のいずれか1つに記載の制御装置(10)。
ロボット(20)が把持対象物を把持して運搬するためのモーションを生成し、当該モーションに基づいて前記ロボット(20)を制御するための制御装置(10)による制御方法であって、
前記ロボット(20)が前記把持対象物を把持することのできる把持姿勢の候補を複数受け付けるステップと、
前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと、前記ロボット(20)の初期姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択するステップと、
前記初期姿勢から前記選択された把持姿勢までの間の前記ロボット(20)のモーションを生成するステップと、
を備える制御方法。
ロボット(20)が把持対象物を把持して運搬するためのモーションを生成し、当該モーションに基づいて前記ロボット(20)を制御するためのコンピュータに、
前記ロボット(20)が前記把持対象物を把持することのできる把持姿勢の候補を複数受け付けるステップと、
前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと、前記ロボット(20)の初期姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択するステップと、
前記初期姿勢から前記選択された把持姿勢までの間の前記ロボット(20)のモーションを生成するステップと、
を実行させるためのプログラム。
Claims (8)
- ロボットが把持対象物を把持して運搬するためのモーションを生成し、当該モーションに基づいて前記ロボットを制御する制御装置であって、
前記ロボットが前記把持対象物を把持することのできる把持姿勢の候補を複数受け付ける把持姿勢受付部と、
前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと、前記ロボットの初期姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する把持姿勢選択部と、
前記初期姿勢から前記選択された把持姿勢までの間の前記ロボットのモーションを生成するモーション生成部と、
前記初期姿勢と前記複数の把持姿勢の候補とに基づいて中間姿勢を生成する中間姿勢生成部と、を備え、
前記把持姿勢選択部は、前記初期姿勢に基づく評価からは把持姿勢を選択することができなかったとき、前記初期姿勢にかえて前記中間姿勢を用いて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと前記中間姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する、
制御装置。 - ロボットが把持対象物を把持して所定の配置位置まで運搬するためのモーションを生成し、当該モーションに基づいて前記ロボットを制御する制御装置であって、
前記ロボットが前記把持対象物を把持することのできる把持姿勢の候補を複数受け付ける把持姿勢受付部と、
前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと、前記ロボットの初期姿勢及び前記把持対象物を前記配置位置に配置することのできる配置姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する把持姿勢選択部と、
前記初期姿勢から前記選択された把持姿勢までの間の前記ロボットのモーションを生成し、さらに、前記選択された把持姿勢から前記配置姿勢までの間の前記ロボットのモーションを生成するモーション生成部と、
前記初期姿勢と前記複数の把持姿勢の候補とに基づいて中間姿勢を生成する中間姿勢生成部と、を備え、
前記把持姿勢選択部は、前記初期姿勢及び前記配置姿勢に基づく評価からは把持姿勢を選択することができなかったとき、前記初期姿勢及び前記配置姿勢にかえて前記中間姿勢を用いて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと前記中間姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する、
制御装置。 - 前記ロボットが有する各軸の速度を含む仕様情報を格納するロボット仕様データ保持部をさらに備え、
前記把持姿勢選択部は、前記ロボット仕様データ保持部に格納された前記仕様情報を用いて、前記ロボットの動作時間も考慮して前記複数の把持姿勢の候補を評価する、
請求項1又は請求項2に記載の制御装置。 - 前記初期姿勢として、前記ロボットから取得した前記ロボットの現在の姿勢を用いる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記ロボットのエンドエフェクタと当該エンドエフェクタによって把持される把持対象物との相対的な関係を格納する把持情報保持部と、
センサから取得された把持対象物の位置及び向きと、前記把持情報保持部に格納された前記エンドエフェクタと前記把持対象物との相対的な関係とに基づいて、把持姿勢の候補を複数算出して、前記把持姿勢受付部に渡す把持姿勢算出部と、をさらに備える
請求項1から4のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記ロボットはシミュレータを含む、
請求項1から5のいずれか1項に記載の制御装置。 - ロボットが把持対象物を把持して運搬するためのモーションを生成し、当該モーションに基づいて前記ロボットを制御するための制御装置による制御方法であって、
前記ロボットが前記把持対象物を把持することのできる把持姿勢の候補を複数受け付けるステップと、
前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと、前記ロボットの初期姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択するステップと、
前記初期姿勢から前記選択された把持姿勢までの間の前記ロボットのモーションを生成するステップと、
前記初期姿勢と前記複数の把持姿勢の候補とに基づいて中間姿勢を生成するステップと、を備え、
前記選択するステップにおいて、前記初期姿勢に基づく評価からは把持姿勢を選択することができなかったとき、前記初期姿勢にかえて前記中間姿勢を用いて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと前記中間姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する、
制御方法。 - ロボットが把持対象物を把持して運搬するためのモーションを生成し、当該モーションに基づいて前記ロボットを制御するためのコンピュータに、
前記ロボットが前記把持対象物を把持することのできる把持姿勢の候補を複数受け付けるステップと、
前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと、前記ロボットの初期姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択するステップと、
前記初期姿勢から前記選択された把持姿勢までの間の前記ロボットのモーションを生成するステップと、
前記初期姿勢と前記複数の把持姿勢の候補とに基づいて中間姿勢を生成するステップと、を実行させ、
前記選択するステップにおいて、前記初期姿勢に基づく評価からは把持姿勢を選択することができなかったとき、前記初期姿勢にかえて前記中間姿勢を用いて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれと前記中間姿勢とに基づいて、前記複数の把持姿勢の候補のそれぞれを評価し、当該評価に基づいて、前記複数の把持姿勢の候補の中から把持姿勢を選択する、
るためのプログラム。
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