JP7003220B2 - Handling devices, methods and computer programs equipped with robots - Google Patents

Handling devices, methods and computer programs equipped with robots Download PDF

Info

Publication number
JP7003220B2
JP7003220B2 JP2020506796A JP2020506796A JP7003220B2 JP 7003220 B2 JP7003220 B2 JP 7003220B2 JP 2020506796 A JP2020506796 A JP 2020506796A JP 2020506796 A JP2020506796 A JP 2020506796A JP 7003220 B2 JP7003220 B2 JP 7003220B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
handling device
module
robot
motion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020506796A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020529931A (en
Inventor
ボイケ フェリックス
イェッセン ズィーモン
アラタルツェフ セルゲイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2020529931A publication Critical patent/JP2020529931A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7003220B2 publication Critical patent/JP7003220B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1656Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B25J9/1666Avoiding collision or forbidden zones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095Means or methods for testing manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1674Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B25J9/1676Avoiding collision or forbidden zones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1682Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39083Robot interference, between two robot arms
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40371Control trajectory to avoid joint limit as well as obstacle collision
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40463Shortest distance in time, or metric, time optimal
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40476Collision, planning for collision free path
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40477Plan path independent from obstacles, then correction for obstacles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

従来技術
ロボットを備えるハンドリング装置であって、ロボットは、複数の運動連鎖機構を有し、運動連鎖機構の各々は、作業空間内で移動可能であり、作業空間のうちの少なくとも2つは、オーバーラップを有し、運動連鎖機構の各々は、作業動作を実行するように構成されており、ハンドリング装置は、全体動作を実行するために運動連鎖機構を制御するための制御モジュールを有し、全体動作は、運動連鎖機構の作業動作によって具現化することができる、ハンドリング装置が提案される。さらに、ロボットを制御するための方法と、コンピュータプログラムとが提案される。
A handling device comprising a prior art robot, wherein the robot has a plurality of motion chain mechanisms, each of which is movable within the workspace, and at least two of the workspaces are over. Having laps, each of the kinetic chain mechanisms is configured to perform a working motion, the handling device has a control module for controlling the kinetic chain mechanism to perform the overall motion, and the whole. A handling device is proposed in which the motion can be embodied by the working motion of the motion chain mechanism. Further, a method for controlling the robot and a computer program are proposed.

プロセスのオートメーション化における、特に産業的な製造業におけるロボットの使用は、従来技術から知られている。 The use of robots in process automation, especially in industrial manufacturing, is known from the prior art.

おそらく最も近い従来技術である独国特許出願公開第102013014287号明細書は、レーザ溶接によって精密機械部品を接合するための方法を記載しており、同方法は、以下のステップ、即ち、第1のロボットアームに設けられた第1のグリッパによって第1の保管領域から第1の部品を把持するステップと、第2のロボットアームに設けられた第2のグリッパによって第2の保管領域から第2の部品を把持するステップと、第1のグリッパによって第1の部品を、第2のグリッパによって第2の部品を、相互に相対的に保持すると共に、第1の組み立て位置にあるレーザ装置に対して相対的に保持するステップと、レーザ装置を作動させ、第1の組み立て位置にある第1の溶接接合部によって第1の部品と第2の部品とを相互に接合して、1つの組み立て体を形成するステップと、第1のグリッパによって組み立て体を載置領域に載置するステップとを有する。 Probably the closest prior art, German Patent Application Publication No. 1020130142887 describes a method for joining precision mechanical parts by laser welding, which is described in the following steps, i.e., the first. A step of gripping the first part from the first storage area by the first gripper provided on the robot arm, and a second gripper from the second storage area provided by the second gripper provided on the second robot arm. For the laser device in the first assembly position, the step of gripping the part and the first gripper holding the first part and the second gripper holding the second part relative to each other. The relatively holding step and the laser device are activated to join the first part and the second part to each other by the first welded joint in the first assembled position to form one assembly. It has a step of forming and a step of placing the assembly in the mounting area by the first gripper.

独国特許出願公開第102013014287号明細書German Patent Application Publication No. 1020130142887

発明の開示
請求項1に記載の特徴を有する、ロボットを備えるハンドリング装置が提案される。さらに、ロボット、特に請求項11に記載の特徴を有する、ハンドリング装置のロボットを制御するための方法と、請求項13に記載の特徴を有するコンピュータプログラムとが提案される。さらなる利点及び効果は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。
Disclosure of the Invention A handling device including a robot, which has the characteristics described in claim 1, is proposed. Further, a method for controlling a robot, particularly a robot of a handling device having the characteristics according to claim 11, and a computer program having the characteristics according to claim 13 are proposed. Further advantages and effects will be apparent from the dependent claims and the following description.

ロボットを備えるハンドリング装置が提案される。特に、ハンドリング装置は、産業用オートメーション技術の装置である。ハンドリング装置は、例えば、ロボット作業ステーション、生産ステーション、及び/又は、組み立てステーションである。ロボットは、好ましくは、組み立てステップ及び/又は生産ステップを実行するように構成されている。特に、ロボットは、単アームロボット、2アームロボット又は多アームロボットである。さらに、ロボットは、多関節ロボットであり得る。特に、ロボットは、多軸ロボットとして構成されている。特に、ハンドリング装置は、複数のロボットを備えることができる。 A handling device equipped with a robot is proposed. In particular, the handling device is a device of industrial automation technology. The handling device is, for example, a robot work station, a production station, and / or an assembly station. The robot is preferably configured to perform assembly and / or production steps. In particular, the robot is a single-arm robot, a two-arm robot, or a multi-arm robot. Further, the robot can be an articulated robot. In particular, the robot is configured as a multi-axis robot. In particular, the handling device can include a plurality of robots.

ロボットは、複数の運動連鎖機構を有する。特に、ロボットは、厳密に2つの又は2つより多くの運動連鎖機構を有する。特に、ロボットは、5及び/又は10より多くの運動連鎖機構を有することができる。好ましくは、ロボットは、運動連鎖機構の終端部にエンドエフェクタを有する。運動連鎖機構の各々は、作業空間内で移動可能である。特に、エンドエフェクタは、作業空間内で移動可能である。作業空間は、特に3次元空間である。好ましくは、作業空間のそれぞれの点には、運動連鎖機構及び/又はエンドエフェクタによって到達可能である。作業空間のうちの少なくとも2つは、オーバーラップを有する。オーバーラップは、一方及び/又は両方の作業空間を完全に含むことができる。 The robot has a plurality of motion chain mechanisms. In particular, the robot has exactly two or more motion chain mechanisms. In particular, the robot can have more than 5 and / or 10 motion chain mechanisms. Preferably, the robot has an end effector at the end of the kinetic chain mechanism. Each of the kinetic chain mechanisms is mobile within the workspace. In particular, the end effector is movable within the workspace. The work space is particularly a three-dimensional space. Preferably, each point in the workspace is reachable by a kinetic chain mechanism and / or an end effector. At least two of the workspaces have overlaps. The overlap can completely include one and / or both workspaces.

運動連鎖機構は、作業動作を実行するように構成されている。作業動作は、例えば、生産ステップ及び/又は組み立てステップを実行するために使用される。作業動作は、例えば、エンドエフェクタによって点及び/又は座標を巡回することであり得る。 The kinetic chain mechanism is configured to perform work movements. Working operations are used, for example, to perform production steps and / or assembly steps. The working action can be, for example, traversing points and / or coordinates by an end effector.

ハンドリング装置及び/又はロボットは、運動連鎖機構を制御するための制御モジュールを有する。特に、制御モジュールは、複数の運動連鎖機構を独立して制御するように構成されている。運動連鎖機構の制御は、特に作業動作を実行するために実施される。1つの全体動作を、複数の運動連鎖機構の作業動作によって具現化することができる。特に、全体動作は、複数の運動連鎖機構の作業動作を相前後して実行した結果、及び/又は、組み合わせた結果である。全体動作は、複数の運動連鎖機構の同期的な動作であり得、例えば、2つのアームによって持ち上げること、又は、装置を使用せずに組み立てることであり得る。これに代わる形態においては、全体動作は、複数の運動連鎖機構の非同期的な動作であり、例えば、複数の異なる運動連鎖機構によってそれぞれ異なる被加工物を順々に把持することである。 The handling device and / or the robot has a control module for controlling the kinetic chain mechanism. In particular, the control module is configured to independently control a plurality of kinetic chain mechanisms. The control of the kinetic chain mechanism is carried out specifically for performing work movements. One whole motion can be embodied by the working motion of a plurality of motion chain mechanisms. In particular, the overall motion is the result of executing the work motions of the plurality of motion chain mechanisms one after the other, and / or the result of combining them. The overall motion can be a synchronous motion of multiple motion chain mechanisms, for example lifting by two arms or assembling without the use of a device. In an alternative form, the overall motion is an asynchronous motion of a plurality of motion chain mechanisms, for example, gripping different workpieces in sequence by a plurality of different motion chain mechanisms.

制御モジュールは、作業動作を実行するために軌道関数に基づいて運動連鎖機構を制御するように構成されている。軌道関数は、特にベクトル値関数である。例えば、運動連鎖機構は、n個の可動のジョイントを含み、対応する軌道関数は、n個のエントリを有するベクトルであり、それぞれのエントリは、対応するジョイントの角度姿勢を示す。軌道関数はさらに、ジョイントの角度姿勢に加えてジョイントの調整速度及び調整加速度も含むことができる。制御モジュールは、好ましくは、運動連鎖機構及び/又はジョイントのための目標値発信器としてディスクリート形態で使用されるように構成されている。 The control module is configured to control the kinetic chain mechanism based on the orbital function to perform the work operation. The orbital function is, in particular, a vector-valued function. For example, the kinetic chain mechanism contains n movable joints, the corresponding orbital function is a vector with n entries, and each entry indicates the angular orientation of the corresponding joint. The orbital function can further include the adjustment speed and acceleration of the joint in addition to the angular orientation of the joint. The control module is preferably configured to be used in discrete form as a target value transmitter for kinetic chaining mechanisms and / or joints.

ハンドリング装置は、軌道決定モジュールと、再パラメータ化モジュールとを含む。特に、軌道決定モジュールと、再パラメータ化モジュールとは、制御モジュールの一部であり得る。制御モジュール、軌道決定モジュール、及び/又は、再パラメータ化モジュールは、例えば、コンピュータユニット、プロセッサ又はマイクロチップである。 The handling device includes a trajectory determination module and a reparameterization module. In particular, the trajectory determination module and the reparameterization module can be part of the control module. The control module, orbit determination module, and / or reparameterization module is, for example, a computer unit, a processor, or a microchip.

軌道決定モジュールは、ロボットの作業動作の各々に対して及び/又は運動連鎖機構の作業動作の各々に対して、それぞれ1つの最短時間軌道を軌道関数として決定するように構成されている。特に、軌道決定モジュールは、ロボットの運動連鎖機構の各々に対して、ロボットの他の運動連鎖機構とは独立して最短時間軌道を決定するように構成されている。 The trajectory determination module is configured to determine one shortest time trajectory as a trajectory function for each of the robot's work movements and / or for each of the work movements of the motion chain mechanism. In particular, the trajectory determination module is configured to determine the shortest time trajectory for each of the robot's motion chain mechanisms independently of the robot's other motion chain mechanisms.

再パラメータ化モジュールは、最短時間軌道に基づいた軌道関数を、再パラメータ化するように構成されている。特に、再パラメータ化された軌道関数は、運動連鎖機構が、全体動作に衝突がないように作業動作を実行するように構成されている。好ましくは、制御モジュールは、再パラメータ化された軌道関数に基づいて運動連鎖機構を制御するように構成されている。 The re-parameterization module is configured to re-parameterize the orbital function based on the shortest time orbital. In particular, the re-parameterized orbital function is configured so that the kinetic chain mechanism performs the working motion so that the overall motion does not collide. Preferably, the control module is configured to control the kinetic chain mechanism based on a reparameterized orbital function.

本発明は、衝突することなく自身のタスクを実行することが可能な、ロボットを備えるオートメーション化されたハンドリング装置を提供するという着想に基づいている。従来技術に対する利点は、例えば、より高度な抽象化レベルでのシンボリックな計画を使用することが可能となることである。さらに、エラーが発生しやすく時間のかかる運動連鎖機構の手動での調整を、省略することが可能となる。制御モジュールを使用することにより、ロボットの複数の計画された動作同士及び/又はプロセス同士に衝突のないことが保証されている。特に、本質的に非同期的な動作同士を、事前に人為的に同期させなくてよくなることが利点である。 The present invention is based on the idea of providing an automated handling device equipped with a robot capable of performing its own tasks without collision. The advantage over prior art is that, for example, it is possible to use symbolic planning at a higher level of abstraction. Further, it is possible to omit the manual adjustment of the kinetic chain mechanism, which is prone to error and takes time. The use of control modules ensures that there are no collisions between multiple planned actions and / or processes of the robot. In particular, it is an advantage that it is not necessary to artificially synchronize essentially asynchronous operations in advance.

本発明の1つの可能な実施形態においては、運動連鎖機構、複数の運動連鎖機構、及び/又は、全ての運動連鎖機構が、それぞれロボットアーム及び/又はマニピュレータとして構成されている。ロボットアームは、機械的な作業を実行するように構成されている。例えばロボットアームを使用して、例えば、溶接、切断又は他の製造方法などの操作タスクを実行することができる。特に、ロボットアームは、位置決めタスク及び/又は測定タスクを実行するように構成されている。例えば、ロボットアームは、エンドエフェクタとしてグリッパを含む。好ましくは、ロボットアームは、作業動作を実行するための複数の回転軸及び/又は推力軸を含む。 In one possible embodiment of the invention, the motion chain mechanism, the plurality of motion chain mechanisms, and / or all the motion chain mechanisms are configured as robot arms and / or manipulators, respectively. The robot arm is configured to perform mechanical work. For example, a robot arm can be used to perform operational tasks such as welding, cutting or other manufacturing methods. In particular, the robot arm is configured to perform positioning and / or measurement tasks. For example, the robot arm includes a gripper as an end effector. Preferably, the robot arm includes a plurality of rotation axes and / or thrust axes for performing a work operation.

最短時間軌道が、作業動作を実行するために必要とされる時間が最短である軌道関数であることが特に好ましい。特に、最短時間軌道は、作業動作に対する実行時間が全体として最短となるように、所与の経路に関してロボット及び/又は運動連鎖機構の運動学的な制約を考慮して、関数によって再パラメータ化された軌道関数である。 It is particularly preferred that the shortest orbit is the orbital function with the shortest time required to perform the work operation. In particular, the shortest time trajectory is reparameterized by a function, taking into account the kinematic constraints of the robot and / or the kinematic chain mechanism for a given path so that the overall execution time for the work operation is the shortest. It is an orbital function.

任意選択的に、軌道決定モジュールは、運動連鎖機構及び/又はジョイントの有限の最大加速度及び/又は有限の最大速度に基づいて最短時間軌道を決定するように構成されている。特に、運動連鎖機構及び/又はジョイントの有限の調整速度及び/又は有限の調整加速度は、運動学的な制約として理解される。 Optionally, the trajectory determination module is configured to determine the shortest time trajectory based on the finite maximum acceleration and / or finite maximum velocity of the kinetic chain mechanism and / or joint. In particular, the finite adjustment speed and / or the finite adjustment acceleration of the kinetic chain mechanism and / or the joint is understood as a kinematic constraint.

本発明の1つの可能な実施形態においては、再パラメータ化モジュールは、全体動作を、グローバル時間曲線を用いて再パラメータ化するように構成されている、特に、x個の運動連鎖機構を有するロボットの場合には、グローバル時間曲線は、x次元空間内の曲線、特にR内の曲線である。グローバル時間曲線は、特に、点の組乃至列(tupel)を用いて記述可能であり、この点の組乃至列におけるそれぞれのエントリは、運動連鎖機構の最短時間軌道上の時点に対応する。特に、点の組乃至列は、複数の異なる最短時間軌道上の時点同士及び/又は位置同士を相互に対応付ける。 In one possible embodiment of the invention, the reparameterization module is configured to reparameterize the overall motion using a global time curve, in particular a robot with x motion chain mechanisms. In the case of, the global time curve is a curve in x-dimensional space, especially a curve in Rx . The global time curve can be described in particular using a set or column of points (tuple), and each entry in this set or column of points corresponds to a point in time in the shortest time orbit of the kinetic chain mechanism. In particular, a set or row of points associates time points and / or positions on a plurality of different shortest time orbits with each other.

本発明の特に好ましい実施形態においては、最短時間軌道は、軌道決定モジュールによってそれぞれ固有時間を用いて記述されている。特に、固有時間は、開始時点から終了時点まで延在しており、固有時間は、最短時間軌道上の開始時点と終了時点との間のどこに運動連鎖機構が位置しているかを決定する。 In a particularly preferred embodiment of the invention, the shortest time orbits are described by the orbital determination module using proper time respectively. In particular, the proper time extends from the start to the end, and the proper time determines where the kinetic chain mechanism is located between the start and end on the shortest time orbit.

再パラメータ化モジュールは、チェック関数を含む。チェック関数は、関数の引数として最短時間軌道を有する。チェック関数は、関数の引数に基づいて出力として、特に「運動連鎖機構の衝突」又は「運動連鎖機構の無衝突」を割り当てる。例えば、チェック関数は、運動連鎖機構同士が衝突する場合には、関数値として例えば1である値aを出力し、チェック関数は、運動連鎖機構同士の衝突がない場合には、例えば0である値bを出力する。再パラメータ化モジュールは、部分空間を衝突空間と有効空間とに分割するように構成されている。部分空間は、運動連鎖機構の固有時間によって形成されている。例として、ロボットは、x個の運動連鎖機構を有し、部分空間は、x次元の部分空間である。再パラメータ化モジュールは、特に、運動連鎖機構同士の衝突が検出された場合及び/又はチェック関数が値aを出力した場合に、部分空間内の点を衝突空間に対応付けるように構成されている。 The reparameterization module contains a check function. The check function has the shortest time trajectory as an argument of the function. The check function assigns, in particular, "collision of kinetic chain mechanism" or "no collision of kinetic chain mechanism" as output based on the argument of the function. For example, the check function outputs a value a which is, for example, 1 as a function value when the motion chain mechanisms collide with each other, and the check function is, for example, 0 when there is no collision between the motion chain mechanisms. Output the value b. The reparameterization module is configured to divide the subspace into a collision space and an effective space. The subspace is formed by the proper time of the kinetic chain mechanism. As an example, the robot has x motion chain mechanisms, and the subspace is an x-dimensional subspace. The reparameterization module is configured to associate points in the subspace with the collision space, in particular when a collision between motion chain mechanisms is detected and / or when the check function outputs a value a.

再パラメータ化モジュールはさらに、特に、運動連鎖機構同士の衝突が検出されなかった場合及び/又はチェック関数が値bを出力した場合に、部分空間内の点を有効空間に対応付けるように構成されている。再パラメータ化モジュールは、好ましくは、有効空間内の曲線を、グローバル時間曲線として決定するように構成されている。特に、グローバル時間曲線は、衝突空間内の点を有さない。 The reparameterization module is further configured to map points in the subspace to the effective space, especially if no collisions between motion chain mechanisms are detected and / or if the check function outputs the value b. There is. The reparameterization module is preferably configured to determine the curve in effective space as a global time curve. In particular, the global time curve has no points in the collision space.

任意選択的に、全体動作は、開始点において開始され、終了点において終了する。開始点は、好ましくは作業空間内の点であり、部分空間内の開始点に時間座標を対応付けることができる。部分空間内の開始点の時間座標は、特に、部分空間内の運動連鎖機構の最短時間軌道のゼロ点に対応する。終了点は、好ましくは作業空間内の点であり、部分空間内の終了点に時間座標を対応付けることができる。部分空間内の終了点の時間座標は、特に、部分空間内の運動連鎖機構の最短時間軌道の終了点に対応する。再パラメータ化モジュールは、開始点の時間座標と終了点の時間座標との間の最短接続線を、グローバル時間曲線として決定するように構成されている、 Optionally, the overall operation starts at the start point and ends at the end point. The starting point is preferably a point in the work space, and time coordinates can be associated with the starting point in the subspace. The time coordinates of the starting point in the subspace correspond, in particular, to the zero point of the shortest time orbit of the motion chain mechanism in the subspace. The end point is preferably a point in the work space, and time coordinates can be associated with the end point in the subspace. The time coordinates of the end point in the subspace correspond, in particular, to the end point of the shortest time orbit of the motion chain mechanism in the subspace. The reparameterization module is configured to determine the shortest connecting line between the time coordinates of the start point and the time coordinates of the end point as a global time curve.

代替的及び/又は追加的に、再パラメータ化モジュールによって、開始点の時間座標と終了点の時間座標との間の最速接続線が、グローバル時間曲線として決定される。 Alternatively and / or additionally, the reparameterization module determines the fastest connecting line between the time coordinates of the start point and the time coordinates of the end point as a global time curve.

制御モジュールが、ロボットを制御するために、再パラメータ化された最短時間軌道を逆運動学によって変換するように構成されていることが特に好ましい。特に、ロボット又はロボットの制御装置は、完全に逆運動学に基づいている。 It is particularly preferred that the control module be configured to transform the reparameterized shortest time trajectory by inverse kinematics to control the robot. In particular, the robot or robotic controller is entirely based on inverse kinematics.

本発明の特に好ましい実施形態によれば、全体動作は、少なくとも2つの運動連鎖機構の非同期的な作業動作を含む。例えば、非同期的な作業動作は、2つの異なるロボットアーム及び/又は運動連鎖機構によって被加工物をシーケンシャルに把持することである。 According to a particularly preferred embodiment of the invention, the overall motion comprises an asynchronous working motion of at least two kinetic chain mechanisms. For example, an asynchronous work operation is to sequentially grip the workpiece by two different robot arms and / or motion chain mechanisms.

本発明のさらなる対象を提供するのは、ロボットを制御するための方法である。特に、ロボットを制御するための本方法は、先行する請求項のうちのいずれかに記載のハンドリング装置を用いるように構成されている。本方法によれば、ロボットのそれぞれの運動連鎖機構に対して最短時間軌道が決定される。最短時間軌道は、特に運動連鎖機構の作業動作を描写するように構成されている。本方法によれば、最短時間軌道に基づいた軌道関数が、運動連鎖機構の全体動作に衝突がないように再パラメータ化される。 Further providing an object of the present invention is a method for controlling a robot. In particular, the method for controlling a robot is configured to use the handling apparatus according to any of the preceding claims. According to this method, the shortest time trajectory is determined for each motion chain mechanism of the robot. The shortest orbit is specifically configured to depict the working motion of the kinetic chain mechanism. According to this method, the orbital function based on the shortest time orbital is re-parameterized so that the overall operation of the kinetic chain mechanism does not collide.

本発明のさらなる対象を提供するのは、コンピュータ及び/又はハンドリング装置においてコンピュータプログラムが実行されると、上述した方法を実行するための、プログラムコード手段を有するコンピュータプログラムである。 A further object of the present invention is a computer program having program code means for executing the method described above when the computer program is executed in a computer and / or a handling device.

本発明のさらなる特徴、利点及び効果は、本発明の好ましい実施例の以下の説明と、添付の図面とから明らかになる。 Further features, advantages and effects of the invention will be apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and the accompanying drawings.

第1の実施例としてのハンドリング装置を示す図である。It is a figure which shows the handling apparatus as a 1st Embodiment. 部分空間の実施例を示す図である。It is a figure which shows the example of a subspace. 衝突空間及び有効空間を有する部分空間を示す図である。It is a figure which shows the subspace which has a collision space and an effective space. グローバル時間曲線を有する部分空間を示す図である。It is a figure which shows the subspace which has a global time curve. 軌道関数が付記された、グローバル時間曲線を有する部分空間を示す図である。It is a figure which shows the subspace which has a global time curve with the orbital function added.

図1は、本発明の1つの実施例としての、ロボット2を備えるハンドリング装置1を示す。ハンドリング装置1は、生産工場の組み立てステーションである。ロボット2は、例えば被加工物などのオブジェクト3を加工するように及び/又は組み立てるように構成されている。ロボット2は、オブジェクト3を把持、搬送及び加工する。 FIG. 1 shows a handling device 1 including a robot 2 as an embodiment of the present invention. The handling device 1 is an assembly station of a production factory. The robot 2 is configured to process and / or assemble an object 3, such as a workpiece. The robot 2 grips, conveys, and processes the object 3.

ロボット2は、第1の運動連鎖機構4a及び第2の運動連鎖機構4bを有する。第1の運動連鎖機構4a及び第2の運動連鎖機構4bは、それぞれロボットアームとして構成されている。第1の運動連鎖機構4aは、複数のジョイント5aを有し、第2の運動連鎖機構4bは、複数のジョイント5bを有する。ジョイント5a及び5bの角度姿勢は、変更可能であり、従って、運動連鎖機構は、それぞれジョイント5a及び5bを介して作業空間内で移動可能である。特に、ジョイント5a及び5bは、所定の調整速度及び調整加速度で移動するように制御可能であり、ジョイント5a及び5bは、最大速度及び最大加速度を有する。運動連鎖機構4a及び4bの自由端部には、それぞれエンドエフェクタ6a,6bが配置されており、エンドエフェクタ6a及び6bは、それぞれ被加工物3を把持するためのグリッパとして構成されている。 The robot 2 has a first motion chain mechanism 4a and a second motion chain mechanism 4b. The first motion chain mechanism 4a and the second motion chain mechanism 4b are respectively configured as robot arms. The first kinetic chain mechanism 4a has a plurality of joints 5a, and the second kinetic chain mechanism 4b has a plurality of joints 5b. The angular orientations of the joints 5a and 5b are variable, so the kinetic chain mechanism is movable within the workspace via the joints 5a and 5b, respectively. In particular, the joints 5a and 5b can be controlled to move at a predetermined adjustment speed and acceleration, and the joints 5a and 5b have a maximum speed and a maximum acceleration. End effectors 6a and 6b are arranged at the free ends of the motion chain mechanisms 4a and 4b, respectively, and the end effectors 6a and 6b are configured as grippers for gripping the workpiece 3, respectively.

運動連鎖機構4a及び4bは、作業空間内で移動可能である。エンドエフェクタ6aは、運動連鎖機構4aによって開始点から移動経路s(t)に沿って終了点まで移動可能である。エンドエフェクタ6bは、運動連鎖機構4bによって開始点から移動経路s(t)に沿って終了点まで移動可能である。 The kinetic chain mechanisms 4a and 4b are movable within the work space. The end effector 6a can move from the start point to the end point along the movement path s 1 (t) by the motion chain mechanism 4a. The end effector 6b can move from the start point to the end point along the movement path s 2 (t) by the motion chain mechanism 4b.

ハンドリング装置1は、エンドエフェクタ6a及び6bを経路s(t)及びs(t)に沿って移動させるために、運動連鎖機構4a及び4bを制御するための制御モジュールを含む。この場合、運動連鎖機構4aは、軌道関数qに基づいて制御され、運動連鎖機構4bは、軌道関数qに基づいて制御される。軌道関数q及びqは、それぞれベクトル値関数であり、これらのベクトル値関数は、それぞれ、運動連鎖機構4a,4bが有するジョイント5a,5bの数と同数のエントリを有する。第1の運動連鎖機構4aは、例えば3つのジョイントを有し、この場合、対応する軌道関数qは、例えばq(φ,φ,φ)を用いて記述可能であり、なお、φ,φ,φは、それぞれジョイントの角度姿勢である。軌道関数はさらに、ジョイントの調整速度及び調整加速度を含むことができ、例えば、

Figure 0007003220000001
として記述可能である。 The handling device 1 includes a control module for controlling the kinetic chain mechanisms 4a and 4b in order to move the end effectors 6a and 6b along the paths s 1 (t) and s 2 (t). In this case, the kinetic chain mechanism 4a is controlled based on the orbital function q 1 , and the kinetic chain mechanism 4b is controlled based on the orbital function q 2 . The orbital functions q 1 and q 2 are vector-valued functions, respectively, and each of these vector-valued functions has the same number of entries as the number of joints 5a and 5b of the motion chain mechanisms 4a and 4b, respectively. The first kinetic chain mechanism 4a has, for example, three joints, in which case the corresponding orbital function q 1 can be described using, for example, q 11 , φ 2 , φ 3 ). , Φ1, φ2 , and φ3 are the angular postures of the joints, respectively. The orbital function can further include the adjustment speed and adjustment acceleration of the joint, eg,
Figure 0007003220000001
Can be described as.

ハンドリング装置1は、運動連鎖機構4a及び4bのためのそれぞれ1つの最短時間軌道q及びqを決定するための軌道決定モジュールを含む。最短時間軌道は、それぞれ、運動連鎖機構4a及び4bの動作を生成するための軌道関数であって、かつ、その動作を実行するために必要とされる時間が最短である軌道関数である。運動連鎖機構4aは、最短時間軌道qを実行するために時間Tを必要とする。運動連鎖機構4bは、最短時間軌道qを実行するために時間Tを必要とする。最短時間軌道をパラメータ化するパラメータは、それぞれ固有時間τ,τであり、その場合、最短時間軌道qは、例えばq(φ(τ),φ(τ),φ(τ))=q(τ)をもたらし、最短時間軌道qは、q(τ)である。 The handling device 1 includes an orbit determination module for determining one shortest time orbit q 1 and q 2 for the kinetic chain mechanisms 4a and 4b, respectively. The shortest orbit is an orbital function for generating the motions of the motion chain mechanisms 4a and 4b, respectively, and is an orbital function in which the time required to execute the motions is the shortest. The kinetic chain mechanism 4a requires time T 1 to execute the shortest time orbit q 1 . The kinetic chain mechanism 4b requires time T 2 to execute the shortest time orbit q 2 . The parameters for parameterizing the shortest time orbit are the proper times τ 1 and τ 2 , respectively, and in that case, the shortest time orbit q 1 is, for example, q 111 ), φ 21 ), φ. 31 )) = q 11 ), and the shortest time orbit q 2 is q 22 ).

ハンドリング装置1は、再パラメータ化モジュールを含み、再パラメータ化モジュールは、運動連鎖機構4a及び4bの全体動作に衝突がないように、グローバル時間曲線tによって最短時間軌道q及びqを再パラメータ化する。制御モジュールは、特に、作業動作を実行するための運動連鎖機構4a及び4bを、再パラメータ化された最短時間軌道に基づいて、又は、再パラメータ化された最短時間軌道を用いて、制御するように構成されている。制御モジュールは、再パラメータ化された最短時間軌道を、軌道関数として使用する。以下の図面には、どのようにして再パラメータ化モジュールが、全体動作に衝突がないように、最短時間軌道を再パラメータ化することができるかが示されている。 The handling device 1 includes a re-parameterization module, which re-parameterizes the shortest time trajectories q 1 and q 2 by the global time curve t R so that the overall operation of the motion chain mechanisms 4a and 4b does not collide. Parameterize. The control module, in particular, controls the kinetic chain mechanisms 4a and 4b for performing the work operation based on the reparameterized shortest time trajectory or using the reparameterized shortest time trajectory. It is configured in. The control module uses the reparameterized shortest time trajectory as the trajectory function. The drawings below show how the reparameterization module can reparameterize the shortest time trajectory so that there are no collisions in the overall operation.

図2は、固有時間τ及びτによって形成された部分空間7を示す。この図の部分空間は、図1のハンドリング装置1の部分空間に関する例である。固有時間τ及びτは、特に部分空間7の正規直交基底を形成する。運動連鎖機構4aの固有時間τは、横軸を形成し、運動連鎖機構4bの固有時間τは、縦軸を形成する。横軸の下側には、最短時間軌道q(τ)の時間推移がグラフで示されている。縦軸の左側には、最短時間軌道q(τ)の時間推移がグラフで示されている。部分空間には、時間座標τ及びτも示されており、時間座標τは、全体動作が開始されるときの固有時間に対応し、時間座標τは、全体動作が終了するときの固有時間に対応する。 FIG. 2 shows the subspace 7 formed by the proper times τ 1 and τ 2 . The subspace in this figure is an example relating to the subspace of the handling device 1 in FIG. The proper times τ 1 and τ 2 form an orthonormal basis of the subspace 7, in particular. The proper time τ 1 of the kinetic chain mechanism 4a forms the horizontal axis, and the proper time τ 2 of the kinetic chain mechanism 4b forms the vertical axis. Below the horizontal axis, the time transition of the shortest time trajectory q 11 ) is shown in a graph. On the left side of the vertical axis, the time transition of the shortest time trajectory q 22 ) is shown in a graph. The subspace also shows the time coordinates τ S and τ E , where the time coordinates τ S correspond to the proper time when the whole movement starts and the time coordinates τ E when the whole movement ends. Corresponds to the proper time of.

図3は、図2の部分空間7が再パラメータ化モジュールによって有効空間8と衝突空間9とに分割された図を示す。このために再パラメータ化モジュールは、チェック関数cを含む。チェック関数cは、引数として最短時間軌道q(τ)及びq(τ)を有し、従って、c(q(τ),q(τ))である。チェック関数cは、所与の最短時間軌道q(τ)及びq(τ)に関して運動連鎖機構4aと4bとが衝突を有するか否かをチェックするように構成されている。チェック関数が、所定の時点(τ,τ)における所与の最短時間軌道q(τ)及びq(τ)に関して衝突が存在しないと判断した場合には、部分空間7内の対応する点(τ,τ)が、有効空間8に含め入れられる。チェック関数が、所定の時点(τ,τ)における所与の最短時間軌道q(τ)及びq(τ)に関して衝突が存在すると判断した場合には、部分空間7内の対応する点(τ,τ)が、衝突空間9に含め入れられる。再パラメータ化モジュールは、全ての時点(τ,τ)に対して、衝突及び/又は無衝突に関するこのチェックを実行するように構成されている。 FIG. 3 shows a diagram in which the subspace 7 of FIG. 2 is divided into an effective space 8 and a collision space 9 by a reparameterization module. To this end, the reparameterization module includes a check function c. The check function c has the shortest time orbits q 11 ) and q 22 ) as arguments, and is therefore c (q 11 ), q 22 )). The check function c is configured to check whether the motion chain mechanisms 4a and 4b have a collision with respect to the given shortest time orbits q 11 ) and q 22 ). If the check function determines that there is no collision with respect to the given shortest time orbits q 11 ) and q 22 ) at a given time point (τ 1 , τ 2 ), then within the subspace 7. The corresponding points (τ 1 , τ 2 ) of are included in the effective space 8. If the check function determines that a collision exists for a given shortest time orbit q 11 ) and q 22 ) at a given time point (τ 1 , τ 2 ), then within the subspace 7. The corresponding points (τ 1 , τ 2 ) are included in the collision space 9. The reparameterization module is configured to perform this check for collisions and / or no collisions at all time points (τ 1 , τ 2 ).

図4は、再パラメータ化モジュールによって決定されたグローバル時間曲線tを有する図3の部分空間7を示す。グローバル時間曲線tは、開始点の時間座標と、終了点の時間座標とを接続する。グローバル時間曲線tは、これら2つの点の間の最短接続線であるが、ただし、グローバル時間曲線tがもっぱら有効空間8内でのみ延在し、衝突空間9を通過しないという条件がある。グローバル時間曲線tは、t=(τ1,R,τ2,R)の形態の、パラメータ化された曲線として表すことができる。 FIG. 4 shows a subspace 7 of FIG. 3 having a global time curve t R determined by the reparameterization module. The global time curve t R connects the time coordinates of the start point and the time coordinates of the end point. The global time curve t R is the shortest connecting line between these two points, provided that the global time curve t R extends exclusively within the effective space 8 and does not pass through the collision space 9. .. The global time curve t R can be represented as a parameterized curve in the form t R = (τ 1, R , τ 2, R ).

図5は、どのようにして制御モジュールが、1つの衝突のない全体タスクが形成されるように、グローバル時間曲線tに基づいて運動連鎖機構4a,4bを制御するかを示す。この場合、運動連鎖機構4a及び4bは、τとτとが組み合わせられた状態でのみ制御されるように、最短時間軌道q(τ)及びq(τ)に従って制御され、その場合、(τ,τ)=t=(τ1,R,τ2,R)が当てはまる。 FIG. 5 shows how the control module controls the kinetic chain mechanisms 4a, 4b based on the global time curve tR so that one collision-free whole task is formed. In this case, the kinetic chain mechanisms 4a and 4b are controlled according to the shortest time trajectories q 11 ) and q 22 ) so that they are controlled only in the combined state of τ 1 and τ 2 . In that case, (τ 1 , τ 2 ) = t R = (τ 1, R , τ 2, R ) is applicable.

Claims (11)

ロボット(2)を備えるハンドリング装置(1)であって、
前記ロボット(2)は、複数の運動連鎖機構(4a,4b)を有し、
前記運動連鎖機構(4a,4b)の各々は、作業空間内で移動可能であり、
前記作業空間のうちの少なくとも2つは、オーバーラップを有し、
前記運動連鎖機構(4a,4b)の各々は、作業動作を実行するように構成されており、
前記ハンドリング装置(1)は、全体動作を実行するために前記運動連鎖機構(4a,4b)を制御するための制御モジュールを有し、
前記全体動作は、前記運動連鎖機構(4a,4b)の前記作業動作によって具現化することができ、
前記制御モジュールは、前記作業動作を実行するために軌道関数(q,q)に基づいて前記運動連鎖機構を制御するように構成されている、
ハンドリング装置(1)において、
軌道決定モジュールと、再パラメータ化モジュールとが設けられており、
前記軌道決定モジュールは、前記運動連鎖機構(4a,4b)の前記作業動作の各々に対してそれぞれ1つの最短時間軌道(q(τ),q(τ))を、前記軌道関数(q,q)として決定するように構成されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記最短時間軌道(q(τ),q(τ))に基づいた前記軌道関数(q,q)を、前記全体動作に衝突がないように再パラメータ化するように構成されており、
前記軌道決定モジュールは、有限の最大加速度及び有限の最大速度に基づいて前記最短時間軌道(q(τ),q(τ))を決定するように構成されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記全体動作を、グローバル時間曲線t を用いて再パラメータ化するように構成されており、
前記最短時間軌道(q (τ ),q (τ ))は、前記軌道決定モジュールによってそれぞれ固有時間(τ ,τ )を用いて記述されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記運動連鎖機構同士の衝突をチェックするためのチェック関数c(q (τ ),q (τ ))を有し、
前記再パラメータ化モジュールは、前記固有時間(τ ,τ )によって形成された部分空間(7)を衝突空間(9)と有効空間(8)とに分割するように構成されており、
前記衝突空間(9)は、前記部分空間(7)内における、前記チェック関数cによって前記運動連鎖機構(4a,4b)同士が衝突すると判断されたところの点によって定義されており、
前記有効空間(8)は、前記部分空間(7)内における、前記チェック関数cによって前記運動連鎖機構(4a,4b)同士に衝突がないと判断されたところの点によって定義されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記有効空間(8)内の曲線を、前記グローバル時間曲線t として決定するように構成されている、
ことを特徴とする、ハンドリング装置(1)。
A handling device (1) provided with a robot (2).
The robot (2) has a plurality of motion chain mechanisms (4a, 4b).
Each of the motion chain mechanisms (4a, 4b) is movable in the work space and is movable.
At least two of the workspaces have overlaps and
Each of the motion chain mechanisms (4a, 4b) is configured to perform a work operation.
The handling device (1) has a control module for controlling the kinetic chain mechanism (4a, 4b) in order to perform an overall operation.
The whole operation can be embodied by the working operation of the motion chain mechanism (4a, 4b).
The control module is configured to control the kinetic chain mechanism based on orbital functions (q 1 , q 2 ) to perform the work operation.
In the handling device (1)
An orbit determination module and a re-parameterization module are provided.
The orbit determination module performs one shortest time orbit (q 11 ), q 22 )) for each of the work operations of the motion chain mechanism (4a, 4b). It is configured to be determined as (q 1 , q 2 ).
The re-parameterization module uses the orbital function (q 1 , q 2 ) based on the shortest time orbit (q 11 ), q 22 )) so that the overall operation does not collide. It is configured to be reparameterized and is configured to be reparameterized.
The orbit determination module is configured to determine the shortest time orbit (q 11 ), q 22 )) based on a finite maximum acceleration and a finite maximum velocity .
The re-parameterization module is configured to re-parameterize the overall operation using the global time curve tR .
The shortest time trajectory (q 1 1 ), q 2 2 )) is described by the trajectory determination module using proper time (τ 1 , τ 2 ) , respectively.
The re-parameterization module has a check function c (q 1 1 ), q 2 2 )) for checking collisions between the motion chain mechanisms.
The re-parameterization module is configured to divide the subspace (7) formed by the proper time (τ 1 , τ 2 ) into a collision space (9) and an effective space (8).
The collision space (9) is defined by a point in the subspace (7) where the check function c determines that the motion chain mechanisms (4a, 4b) collide with each other.
The effective space (8) is defined by a point in the subspace (7) where it is determined by the check function c that the motion chain mechanisms (4a, 4b) do not collide with each other.
The re-parameterization module is configured to determine the curve in the effective space (8) as the global time curve t R.
A handling device (1), characterized in that.
前記運動連鎖機構(4a,4b)は、それぞれロボットアームである、
請求項1に記載のハンドリング装置(1)。
The motion chain mechanism (4a, 4b) is a robot arm, respectively.
The handling device (1) according to claim 1.
前記最短時間軌道(q(τ),q(τ))は、前記作業動作を実行するために必要とされる時間が最短である軌道関数(q,q)である、
請求項1又は2に記載のハンドリング装置(1)。
The shortest time orbit (q 11 ), q 22 )) is an orbital function (q 1 , q 2 ) in which the time required to perform the work operation is the shortest.
The handling device (1) according to claim 1 or 2.
前記ロボット(2)は、n個の運動連鎖機構(4a,4b)を有し、
前記グローバル時間曲線tは、n次元空間内の曲線である、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載のハンドリング装置(1)。
The robot (2) has n motion chain mechanisms (4a, 4b).
The global time curve t R is a curve in n-dimensional space.
The handling device (1) according to any one of claims 1 to 3 .
前記全体動作は、開始点において開始され、終了点において終了し、
前記部分空間(7)内の前記開始点に時間座標(τ)を対応付けることができ、前記終了点に時間座標(τ)を対応付けることができ、
前記再パラメータ化モジュールは、前記グローバル時間曲線tを、前記有効空間(8)内の前記終了点の前記時間座標と前記開始点の前記時間座標との間の最短接続線として決定するように構成されている、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のハンドリング装置(1)。
The whole operation starts at the start point, ends at the end point, and
Time coordinates (τ S ) can be associated with the start point in the subspace (7), and time coordinates (τ E ) can be associated with the end point.
The reparameterization module determines the global time curve t R as the shortest connection line between the time coordinates of the end point and the time coordinates of the start point in the effective space (8). It is configured,
The handling device (1) according to any one of claims 1 to 4 .
前記全体動作は、開始点において開始され、終了点において終了し、
前記部分空間(7)内の前記開始点に時間座標(τ)を対応付けることができ、前記終了点に時間座標(τ)を対応付けることができ、
前記再パラメータ化モジュールは、前記グローバル時間曲線tを、前記有効空間(8)内の前記開始点の前記時間座標と前記終了点の前記時間座標との間の最速接続線として決定するように構成されている、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のハンドリング装置(1)。
The whole operation starts at the start point, ends at the end point, and
Time coordinates (τ S ) can be associated with the start point in the subspace (7), and time coordinates (τ E ) can be associated with the end point.
The reparameterization module determines the global time curve t R as the fastest connection line between the time coordinates of the start point and the time coordinates of the end point in the effective space (8). It is configured,
The handling device (1) according to any one of claims 1 to 4 .
前記制御モジュールは、前記ロボット(2)を制御するために、再パラメータ化された前記最短時間軌道(q(τ),q(τ))を逆運動学によって変換するように構成されている、
請求項1乃至のいずれか一項に記載のハンドリング装置(1)。
The control module is configured to transform the reparameterized shortest time trajectory (q 11 ), q 22 )) by inverse kinematics to control the robot (2). Has been,
The handling device (1) according to any one of claims 1 to 6 .
前記全体動作は、2つの運動連鎖機構(4a,4b)の非同期的な作業動作を含む、
請求項1乃至のいずれか一項に記載のハンドリング装置(1)。
The whole motion includes asynchronous working motions of two kinetic chain mechanisms (4a, 4b).
The handling device (1) according to any one of claims 1 to 7 .
ロボット(2)を制御するための方法において、
前記ロボット(2)のそれぞれの運動連鎖機構(4a,4b)に対して最短時間軌道(q,q)を決定し、
前記最短時間軌道(q(τ),q(τ))に基づいた軌道関数(q,q)を、前記運動連鎖機構(4a,4b)の全体動作に衝突がないように再パラメータ化し、
前記最短時間軌道(q(τ),q(τ))を、有限の最大加速度及び有限の最大速度に基づいて決定し、
前記全体動作を、再パラメータ化モジュールによって、グローバル時間曲線t を用いて再パラメータ化し、
前記最短時間軌道(q (τ ),q (τ ))は、軌道決定モジュールによってそれぞれ固有時間(τ ,τ )を用いて記述されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記運動連鎖機構(4a,4b)同士の衝突をチェックするためのチェック関数c(q (τ ),q (τ ))を有し、
前記再パラメータ化モジュールは、前記固有時間(τ ,τ )によって形成された部分空間(7)を衝突空間(9)と有効空間(8)とに分割するように構成されており、
前記衝突空間(9)は、前記部分空間(7)内における、前記チェック関数cによって前記運動連鎖機構(4a,4b)同士が衝突すると判断されたところの点によって定義されており、
前記有効空間(8)は、前記部分空間(7)内における、前記チェック関数cによって前記運動連鎖機構(4a,4b)同士に衝突がないと判断されたところの点によって定義されており、
前記再パラメータ化モジュールは、前記有効空間(8)内の曲線を、前記グローバル時間曲線t として決定するように構成されている、
ことを特徴とする、方法。
In the method for controlling the robot (2)
The shortest time trajectory (q 1 , q 2 ) is determined for each motion chain mechanism (4a, 4b) of the robot (2).
The orbital function (q 1 , q 2 ) based on the shortest time orbit (q 11 ), q 22 )) is applied so that the overall operation of the motion chain mechanism (4a, 4b) does not collide. Reparameterized to
The shortest time trajectory (q 11 ), q 22 )) is determined based on the finite maximum acceleration and the finite maximum velocity .
The whole operation is re-parameterized using the global time curve t R by the re-parameterization module.
The shortest time orbit (q 1 1 ), q 2 2 )) is described by the orbit determination module using proper time (τ 1 , τ 2 ) , respectively.
The re-parameterization module has a check function c (q 1 1 ), q 2 2 )) for checking collisions between the motion chain mechanisms (4a, 4b).
The re-parameterization module is configured to divide the subspace (7) formed by the proper time (τ 1 , τ 2 ) into a collision space (9) and an effective space (8).
The collision space (9) is defined by a point in the subspace (7) where the check function c determines that the motion chain mechanisms (4a, 4b) collide with each other.
The effective space (8) is defined by a point in the subspace (7) where it is determined by the check function c that the motion chain mechanisms (4a, 4b) do not collide with each other.
The re-parameterization module is configured to determine the curve in the effective space (8) as the global time curve t R.
A method characterized by that.
請求項1乃至のいずれか一項に記載のハンドリング装置によって、前記ロボット(2)を制御するための方法である、
請求項に記載の方法。
A method for controlling the robot (2) by the handling device according to any one of claims 1 to 8 .
The method according to claim 9 .
実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータ及び/又はハンドリング装置(1)においてコンピュータプログラムが実行されると、請求項9又は10に記載の方法が実行される
ことを特徴とする、コンピュータプログラム。
In a computer program that has program code to execute
A computer program according to claim 9 or 10 , wherein when the computer program is executed in the computer and / or the handling device (1), the method according to claim 9 or 10 is executed.
JP2020506796A 2017-08-07 2018-06-13 Handling devices, methods and computer programs equipped with robots Active JP7003220B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017213651.0A DE102017213651A1 (en) 2017-08-07 2017-08-07 Handling device with a robot and method and computer program
DE102017213651.0 2017-08-07
PCT/EP2018/065689 WO2019029870A1 (en) 2017-08-07 2018-06-13 Handling device having a robot, and method and computer program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020529931A JP2020529931A (en) 2020-10-15
JP7003220B2 true JP7003220B2 (en) 2022-01-20

Family

ID=62636195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020506796A Active JP7003220B2 (en) 2017-08-07 2018-06-13 Handling devices, methods and computer programs equipped with robots

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7003220B2 (en)
KR (1) KR102553391B1 (en)
CN (1) CN110914020B (en)
DE (1) DE102017213651A1 (en)
WO (1) WO2019029870A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110370314B (en) * 2019-06-11 2020-11-13 杭州亿恒科技有限公司 Double-arm robot performance measuring method based on multi-laser tracker
US11945117B2 (en) 2021-03-10 2024-04-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Anticipating user and object poses through task-based extrapolation for robot-human collision avoidance
US11833691B2 (en) 2021-03-30 2023-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Hybrid robotic motion planning system using machine learning and parametric trajectories
CN114131657B (en) * 2021-12-28 2024-01-23 芜湖藦卡机器人科技有限公司 Industrial robot track detection device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015160253A (en) 2014-02-26 2015-09-07 キヤノン株式会社 Trajectory generation method, robot device, program and recording medium

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150452A (en) * 1989-07-28 1992-09-22 Megamation Incorporated Method and apparatus for anti-collision and collision protection for multiple robot system
JPH10235580A (en) * 1997-02-26 1998-09-08 Seiko Seiki Co Ltd Position and force target trajectory generator
JP4228387B2 (en) * 2001-10-25 2009-02-25 株式会社安川電機 Work teaching method and work teaching apparatus for multiple robots
JP4159577B2 (en) * 2005-12-13 2008-10-01 ファナック株式会社 Interlock automatic setting device and automatic setting method between a plurality of robots
JP6039187B2 (en) * 2012-02-03 2016-12-07 キヤノン株式会社 Assembly apparatus, gripping hand, and article assembling method
DE102013014287A1 (en) 2012-08-27 2014-03-20 OBE OHNMACHT & BAUMGäRTNER GMBH & CO. KG Connecting mechanical components e.g. spectacles elements by laser welding involves engaging components having robot arms provided on grippers, and activating laser device and connecting components together by first welded joint
US9555545B2 (en) * 2014-05-21 2017-01-31 Bot & Dolly, Llc Systems and methods for time-based parallel robotic operation
DE102014222857A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-12 Kuka Roboter Gmbh Flexible time-optimized sharing of a working space for robots
CN106503373B (en) * 2016-11-04 2020-07-28 湘潭大学 B-spline curve-based double-robot coordinated assembly track planning method
CN106945020B (en) * 2017-05-18 2019-10-22 哈尔滨工业大学 A kind of space double mechanical arms system motion control method for coordinating

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015160253A (en) 2014-02-26 2015-09-07 キヤノン株式会社 Trajectory generation method, robot device, program and recording medium

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.A. Czarnecki,COLLISION FREE MOTION PLANNING TWO ROBOTS OPERATION IN A COMMON WORKSPACE,1994 International Conference on Control - Control '94.,英国,IEE,1994年03月21日,1006-1011
Zeungnam Bien and Jihong Lee,A Minimum-Time Trajectory Planning Method for Two Robots,IEEE Transactions on Robotics and Automation,IEEE,1992年06月,Vol.8, No.3,Pages 414-418

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019029870A1 (en) 2019-02-14
CN110914020A (en) 2020-03-24
KR20200038468A (en) 2020-04-13
CN110914020B (en) 2023-08-18
JP2020529931A (en) 2020-10-15
KR102553391B1 (en) 2023-07-11
DE102017213651A1 (en) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7003220B2 (en) Handling devices, methods and computer programs equipped with robots
US20220402132A1 (en) Trajectory generating method, and trajectory generating apparatus
JP5114019B2 (en) Method for controlling the trajectory of an effector
Villani et al. Survey on human-robot interaction for robot programming in industrial applications
JP6010776B2 (en) Robot system control method and robot system
EP2660014B1 (en) Control device and teaching method for seven-shaft multi-joint robot
JP2014193519A (en) Multi-axis robot trajectory forming method and multi-axis robot control device
JP2014193520A (en) Multi-axis robot trajectory forming method and multi-axis robot control device
JP5659890B2 (en) Robot trajectory planning system and trajectory planning method
WO2015075778A1 (en) Robot system
Staicu Recursive modelling in dynamics of Delta parallel robot
Mandava et al. Design of PID controllers for 4-DOF planar and spatial manipulators
WO2018016568A1 (en) Method for operating robot, computer program, and robot system
JP7144754B2 (en) Articulated robots and articulated robot systems
Husi Position Singularities and Ambiguities of the KUKA KR5 Robot
CN113858189A (en) Robot control method and robot system
JP2015085499A (en) Robot, robot system, control device and control method
US11992956B2 (en) Coordination system, handling device, and method
Jeong et al. Development of a spherical 2-DOF wrist employing spatial parallelogram structure
JP2019093504A (en) Article manufacturing method and robot system
DK201901559A1 (en) Method of suppressing vibrations of a robot arm with external objects
WO2024045091A1 (en) Motion planning method, apparatus and system for actuator, and storage medium
JP7259487B2 (en) Control method and robot system
JP6381200B2 (en) Robot apparatus and robot control method
JP5829968B2 (en) Articulated robot, joint cooperative control apparatus and method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200206

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210315

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210521

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7003220

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150