JPH01289684A - ロボットの自律近接制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自律的に作業対象にアクセスするためのロボ
ットの制御装置に関わり、特に移動機構とマニビ」、レ
ータとを合わせ持つロボットのための自律アクセス制御
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種の装置には、特開昭６１−１００８０６号
に記載のように、移動機構の上にマニピュレータを搭載
したロボットが、操作者が自動モードのボタンを押すと
、自動的に動作するものがある。この移動機構は走行路
にあるマークをみながら自動走行し、また、マニピュレ
ータによる作業はモニタＴＶで目視しつつ動作させるも
のであった９また、マニピュレータの自律動作を実行さ
せるものとして、日本ロボット学会誌第５巻２６３頁〜
２７２頁に記載されている例がある。これは、マニピュ
レータの初期姿勢と目標姿勢と作業環境の状況とが与え
られると、マニピュレータの障害物回避軌道を迷路法に
よって求めるというものであった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記第一番目の従来技術は、あらかじめプログラムされ
た内容を自動的に実行するものであり、プログラムの作
成に対する操作者の労力が非常に大きいという問題点が
あった。

また、第２番目の従来技術は、この労力を軽減させるた
め、マニピュレータの行動計画、特にマニピュレータの
障害物回避軌道の生成を自律的に実行できるようにして
いる分だけ改善されている。

しかし、ロボットに自律的に作業させるためには、マニ
ピュレータ単体では不充分であり、第一番目の従来技術
に示されるようにマニピュレータを移動機構に搭載する
必要がある。このような組み合わせをもつロボットを自
律的に動作させるためには、移動機構およびマニピュレ
ータの初期位置と目標位置とをそれぞれ知る必要がある
。これらの位置の中で、移動機構の目標位置は、該目標
位置に移動機構が到達した後において（１）マニピュレ
ータが作業しやすいような位置であり、かつ（２）マニ
ピュレータが周囲の障害物を避は得るような位置でなけ
ればならず、さらに、移動機構が該目標位置に到達する
過程において（３）途中にある障害物を避けて移動機構
が該目標位置に到達できるものでなければならず、かつ
（４）マニピュレータの初期姿勢のままで周囲の障害物
と干渉しないものでなければならない、従って、これら
を全て満足するように移動機構の目標位置を与えること
は、操作者にとって非常に困難であるという問題点があ
った。この目標位置を操作者が思考錯誤により与えるの
では、非常に大きな労力を与えるという問題点があった
。

本発明の目的は、移動機構とそれに搭載されたマニピュ
レータとからなるロボットが障害物を避けながら自律的
に作業対象にアクセスするために必要なオペレータの指
令を少なくし、ロボットの操作性を向上することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、マニピュレータとそれをＦ′６載した移動機
構とからなるロボットの自律近接制御装置であって、移
動機構の目標値候補およびマニュピレータの初期値候補
を探索する候補探索プラナと、移動機構の初期値からそ
の目標値までの移ｖＪ機構の最適経路を探索する経路探
索プラナと、マニュピレータの初期値からのその目標値
までのマニピュレータの最適軌道を探索する軌道探索プ
ラナと、マニピュレータ、移動機構、障害物および作業
対象の位置、形状を記憶しているデータベースと。

データベース中のデータから前記探索向きのマツプを作
るマツプジェネレータと、前記探索の結果最終的に得ら
れた移動機構の最適経路およびマニピュレータの最適軌
道に夫々従って移動機構およびマニピュレータを駆動す
る呼動制御手段と、を備えてなることを特徴とする。

［作　　用コ マツプジェネレータは、候補探索プナラの要求に応じて
、データベースからマニピュレータ、移動機構、障害物
および作業対象物の位置・形状に関するデータを読み出
し、あらかじめ与えられでいるマニピュレータの先端目
標位置を実現可能で且つ障害物とマニピュレータが干渉
しないようなマニピュレータ・ベース位置の目標候補マ
ツプを作成する。次に、候補探索プラナは、マニピュレ
ータの軌道探索の初期値を前記ベース位置の目標候補マ
ツプの中から選ぶ。このとき、マニピュレータ先端の初
期値から目標値への移動量が最小で、且つマニピュレー
タ・ベース位置の初期値から目標値への移動量が最小と
なる初期値、目標値を選ぶ。次に、候補探索プラナは、
該マニピュレータ・ベース位置の初期値を与える移動機
構の位置を経路探索の目標値として経路探索プラナを起
動し、移動機構の位置の初期値（ロボットが現在いる位
置）から前記移動機構の位置の目標値までの移動機（苛
の最適経路の解を求める。解がある場合、候補探索プラ
ナは、先程選んだマニピュレータの初期値と目標値を用
いて軌道探索プラナを起動し。

該初期値から該目標値までのマニピュレータの最適’Ｉ
’Ａ道を求める。移動機構の経路探索、マニピュレータ
の軌道探索のいずれか一力に解がない場合、候補探索プ
ラナは、解のない領域をベース目標候補マツプの初期値
候補からとり除き、前述の最小化条件で次の目標値、初
期値を選びだし、以下。

２つの解が同時に存在するまで繰り返すように動作する
。２つの解が同時に存在すれば、ロボットの作業対象へ
のアクセスが実現可能であるので、候補探索プラナは、
得られた経路に基づいて移動機構が動作し、得られた軌
道に基づいてマニピュレータが動作するように、経路探
索プラナと軌道探索プラナに指令する。経路探索プラナ
と軌道探索プラナは、それぞれの邸動制御手段に経路デ
ータと軌道データを与え、移動機構及びマニピュレ−タ
を、得られた経路および得られた軌道に夫々従って動く
ように制御する。これらの一連の動作によって、ロボッ
１〜は作業対象に障害物を避けながら自律的にアクセス
できるので、ロボットに対す操作者の操作負担を軽減で
き、ロボットの操作性が向上する。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１図から第６図までを用い
て説明する。

第２図にロボット１の４Ｗ成を示す。ロボット１は、移
動機構２、それに搭載されたマニピュレータ３、ステレ
オＴＶカメラ４、その雲台５、これらを邸動する制御表
ｇ１６、制御表ｆｉ￥６に接続されたプラナ７およびマ
ンマシンインタフェース８、プラナ７に接続されたマツ
プジェネレータ９およびデータベース１０とから構成さ
れる。

駆動機構２は、床面をＸ、Ｙ方向に移動するための車輪
１１と、マニピュレータ３の全体をＺ方向に動かす伸縮
機構１２とを有する。マニピュレータ３は、θ□〜０６
の６個の動作自由度を有し、第２図に示す夫々の矢印の
方向に回転可能である。

マニピュレータ３の先端には、例えばボルト締緩用エン
ドエフェクタ１３が装着されている。マニピュレータ３
の先端には、作業に適したエンドエフェクタとして２本
指や多指をもつハンドや、溶接機、電動ノコギリなどの
工具を上記のエンドエフェクタ１３に代えて装着可能で
あり、エンドエフェクタは必ずしもボルト締緩用のもの
に限定されるものではない。雲台５は移動機構の先端に
装着され、雲台５上に搭載されているステレオＴＶカメ
ラ４をパン方向ξ、チルト方向ηに回転させるように構
成されている。ステレオＴＶカメラ４はマニピュレータ
の先端や作業対象に対するオペレータの視認、作業対象
の同定１作業対象までの距煎計測等に用いられる。

第３図のように、制御装置６は、マニピュレータ３を駆
動する制御装置１４、ステレオＴＶカメラ４と雲台５を
邸動する制御装置１５、移動機構２を駆動する制御装置
１６からも■成されている。

プラナ７は、経路探索プラナ１７および恥動探索プラナ
１８のその上位に位置する候補探索プラナ１９とから構
成されている。経路探索プラナ１７は、移動機構２の位
置の初期値Ｓ１と目標値Ｓ。とが与えられると、初期値
ＳＩから目標値Ｓ、に至る移動機構２の経路を探索する
ものである。軌道探索プラナ１８は、マニピュレータ３
の位置・姿勢の初期値と目標値とが与えられると、該初
期値から該目標値に至るマニピュレータ３の軌道を探索
するものである。

れぞれ Ｓ＋＝　（ＳＩｘ、Ｓｌｖ、ＳＩｘ）　　　　（１）一
一− ８Ｇ＝　（ＳｏＸ、ＳＧＹ、５ａｚ）　　　　（２）と
いう位置バク１ヘルの形で表される。しかし、マニピュ
レータ３の初期値、目標値を表す位置・姿勢は、マニピ
ュレータ３のベース位置ベク１−ルＢＢ＝　（Ｉ３□、
ＢＹ、ＢＺ）　　　　　　（３）と、マニピュレータ３
の先端位置ベクトルＰ宇＝（ｐ□、　Ｐ、、　Ｉ）Ｚ）
　　　　　　（４）とマニピュレータ３の先端姿勢バク
１−せ甘、オフ＝　（ａ、、ａｙ、ａ、）　　　　　　
（５）オ”　（ｎｗｒ　ｎｗｒ　　ｎｊ　　　　　　（
６）成る４個のべり１−ルで表す必要がある。ここに、
マニピュレータ３のベース位ＤＢとは、第２図に示すよ
うに、マニピュレータ３の第１関接Ｏ１の１転軸線と第
２関節０２の回転軸線とが交わる点をいい、マニピュレ
ータの関節θ□〜０６の動作によって、その位置が動か
ないマニピュレータ３の基準点をいう。また、マニピュ
レータ３の先端姿勢ベクトルａ、Ｈのうち、ベクトルａ
はマニピュレータ３の先端の方向を表す単位ベクトルで
ある。

ベクトルｎはベクトルａに垂直な単位ベクトルであり、
マニピュレータ３の先端の回転方向（ひねり方向）を表
すバク１−ルである。以下、目枦値に関するベクトルを
添字Ｇを付加した形で、また初期値に関するベクｌ〜ル
を添字工を付加した形で表すことにする。すなわち、前
述の４個のバク１−ル■、ν　−；、宝について、ｒ、
ｒと同様の表し方で、初期値に関するベクトルをＢ＋＋
　ＰＩ、ａｌ＋ｎ□で表し、目標値に関するベクｉ・ル
をＢ　ａ　ｒ　Ｐ　Ｇ　１丁り一τｔで表わす。

こわらの１０個のベクトルＳ　ｆ＋　ＳＧ＋　ＤＩｒ　
Ｅ３ＧＩＰＨ，Ｐａ、ａ、、ｒＩＧ、ｎｌ＋　ｎ、−の
中で・オペレータやロボットが容易に与えることのでき
るベクトルは、Ｓ　Ｉ＋　Ｐａｒ　Ｑａ＋　ｎｏである
。なぜらなば、Ｓｌはロボットの現在いる地点であり、
センサなどにより検出できるからであり、又マニピュレ
ータ〉 夕先端の目標位置ベクトルＰＱと目標姿勢ベクトルＱＧ
ｔｎＧは作業対象と作業内容が定まれば容易に決定でき
るからである。一方、移動機構２の目期姿勢ベクＩ・ル
Ｑ１．ｎＩは１周囲の障害物と干渉しない状態でマニピ
ュレータ３の先端を目標値（Ｐ　ａ　Ｈａ　Ｇ　？　ｎ
　Ｇ　）に到達させ得る値でなければならず、これを操
作者やプログラマが見出すととＰ＋　ｒ　ａ　ｔ　、　
ｎ　Ｉを決定するために、候補探索プラナ１９がある。

データベース１０は、マニピュレータ３の寸法・形状デ
ータ、関節の動作範囲のデータなどが記憶されているマ
ニピュレータデータベース１８と、周囲の障害物や作業
対象の位置、寸法・形状に関するデータが記憶されてい
る環境データベース１９と、移動機構２の寸法・形状に
関するデータを記憶している移動機構データベース２Ｑ
と、探索プラナ１７，１８．１９で夫々作られた移動機
構２の経路及びマニピュレータの軌道のデータや作業目
標のデータを記憶している行動計画データベース２１と
から構成される。

マツプジェネレータ９は、マニピュレータ３の軌道探索
向きの地図である軌道マツプ２３と、移動機構２の経路
探索向きの地図である経路マツプ２２と、目標候補探索
向きの地図である候補マツプ２４とを有する。

マンマシンインタフニス８は、ＴＶカメラ４の映像を表
示するＴＶモニタ２５と、ＴＶモニタ上で作業対象や未
知障害物の位置などをオペレータが指示するためのポイ
ンティングバイス２６と、詳細な位置データや指令を対
品的に入力するだめのキーボード２７とから構成される
。

次にシステ１１全体の動作を説明する。操作者がキーボ
ード２７からロボット１の作業対象アクセスモードの実
行を指令する。候補探索プラナ１９は、この指令をキー
ボード２７を介して操作者から受けとると、行動計画デ
ータベース２１から次に実行すべき作業対象のデータを
読み取り、ＴＶモニタ２５に表示する。操作者は、ポイ
ンティングデバイス２６を用いて、ＴＶモニタ２５上に
表示された作業対象リストから、ロボットに実行させる
べき作業を１つ選ぶ。候補探索プラナ１９は、ポインテ
ィングデバイス２６から選ばれた作業アドレスを受けと
り、該当する作業対象周辺の候補マツプ２４を作るよう
にマツプジェネレータ９に指令する。マツプジェネレー
タ９は、候補探索プラナ１９の指令に基づいて、マニピ
ュレータデータベース１８からマニピュレータ３の寸法
・形状、関節の動作角に関するデータを読みとり、環境
データベース１９から作業対象や障害物の位置、寸法・
形状データを読みとり、移動機構データベース２０から
移動機構２の寸法・形状データとＺ軸方向の動作範囲を
読みとり、マニピュレータ３のベース位置Ｂの候補マツ
プ２８（第４図参照）を作成する。候補探索プラナ１９
は、候補マツプ２８を用いて、マニピュレータ３のベー
ス位ＩＢの目標値候補ＢＧ＋初期値候補Ｉ’＋＋ａｌ＋
ｎ＋＋なる条件で最適化して選びだす。候補探索プラナ
１９は、選びだした候補を用いて、経路探索プラナ１７
の軌道探索プラナ１８を起動し、移動機構２の最適経路
とマニピュレータ３の最適軌道を探索し、解が求まらな
い場合には候補マツプ２８を修正し、新たな候補を選び
だし、解が求まるか、候補がなくなるまで繰り返す。

この候補探索プラナ１９の詳しい動作手順を第１図に従
って以下に説明する。

候補探索プラナ１９は、マニピュレータ先端のＱｔ４Ｈ
ｎａを行動計画データベース２１から読みとる（第１図
（ａ））。これらのベクトル値は、操作者がＴＶカメラ
４によってＴＶモニタ２５上に映し出された作業対象（
例えば、第２図の弁２９）をポインティングデバイス２
６で指示する方法で与えることも可能である。

次に候補探索プラナ１９は、マニピュレータの手首から
先端までの長さＱ）Ｉをマニピュレータデータベース１
８から読みとり１次式によって目標手首位置Ｒ６を計算
する（第１図（ｂ））。

Ｒｇ　＝　Ｐ　ａ　　Ｑ　）ｌ　Ｑ　ａ　　　　　　　
　　（７）次に候補探索プラナ１９は、マニピュレータ
データベース１８からアームの寸法、各関節の動作範囲
のデータを読みとり、移動機構データベース２０から２
方向の動作範囲を読みとり、マニピュレータの手首が目
標手首位置Ｒａに到達可能なマニピュレータの目標ベー
ス位置Ｂ、を逆キネマティックス問題を解くことにより
求める。この目標ベース位置Ｂ、１は一意的には定まら
ない。マニピュレータ３の上腕、前腕の寸法をそれぞれ
ＱＩＪ。

Ｒ，とすると、Ｂａの存在範囲Ｖ□は次式であられされ
る。

ｖ　１＝　ｖ　ｚ　ｎ　ｖ　−ｎ　Ｖ　４　　　　　　
　　（８）ただし、ｖ２は中心ＲＧ、半径（Ｑｕ＋ａ、
）の球の内部、■、は中心Ｒ，、半径Ｑ工の球の外部で
あり、Ｑ工はマニピュレータベース位置Ｂ　（ｌと手首
位置Ｒ（、の距離の最小値であり、次式であられされる
。

ｖ４は、移動機構２のＺ方向の動作範囲で決まるわされ
る。

ここに、Ｑ　ＺＬ＋　　Ｑ　Ｚ）ｌはマニピュレータベ
ース位置の床面からの距離の最小値と最大値である。ま
た領域Ｖ、内の点を探索向きの量に変換するために、領
域Ｖ工を複数のセルに分割し、セルの中心点で候補点を
代表する。このセル分割された領域Ｖｔが目標ベースゾ
ーン２８であり、候補マツプ２４の１つである（第１図
（Ｃ））。

次に候補探索プラナ１９は、マニピュレータデータベー
ス１８からマニピュレータの寸法・形状を読み出し、環
境データベース１９から障害物の位置、寸法・形状を読
み出し、［ｉベースゾーン２８の各セルの中心点をマニ
ピュレータの目標ベース位置とし、マニピュレータ先端
の位置・姿勢がＰＧｐ　ａＧ＋　ｎ（ｊのときのマニピ
ュレータと障害物が干渉するか否−かをチエツクし、非
干渉目標セルマツプ２９を作成する（第１図（ｄ））。

ここで。

非干渉初期セルマツプ２９は第５図（Ａ）に示すように
干渉目標セル３３（斜線でハツチングして示したセル）
と非干渉目標セル３２とを区別したマツプである。

次に候補探索プラナ１９は、第５図（Ｂ）のように非干
渉目標セル３２を初期セル候補３４に、また干渉目標セ
ル３３を非初期候補セル３５に置きかえた初期セル候補
マツプ３０を作成する（第１図（ｅ））。

次に候補探索プラナ１９は、初期セル候補３４の各中心
点をマニピュレータのベース位置の初期値として、マニ
ピュレータ先端の初期位置・姿勢Ｐ、、ａ、、ｎ、とじ
たときのマニピュレータ３と障害物との干渉をチエツク
し、第５図（Ｃ）の如く、マニピュレータと障害物が干
渉しない非干渉初期候補セル３Ｇと、干渉する干渉初期
候補セル３７とを区別するように初期セル候補マツプ３
０を修正した非干渉初期セルマツプ３１を作成する（第
１図（ｆ））。

次に、候補探索プラナ１９は、非干渉目標セルマツプ２
９の中からマニピュレータのベース位置の目標セルＣＢ
、Ｊを、また非干渉初期セルマツプ３１の中からマニピ
ュレータベース位置の初期セルＣＢＩをそれぞれ一つ選
ぶ。これらのセルは、マニピュレータがその初期値から
０標値へ動作する量Δ（次式）が、７１小となるように
、選ぶ（第１図（ｇ））。

Δ＝　ｋｏ　！ｌ　Ｃｎ、、ＣＢ＋　Ｉｔ＋Σに、（０
□（Ｒ，Ｊ）　−Ｏｉ　（１＜＋））”　（ｉｌ）ｉａ
ｌ。

ここに、ｋ０〜に３は重み係数、　Ｃｎａ、　ｃ、、は
夫々セルＣ□Ｑ、　ＣＢ＋の中心点の位置ベクトル、Ｒ
４，。

−一〉 Ｒ１は各々マニピュレータ手首の目標ベクトルと初期ベ
クトル、０Ｌ（Ｒ，）は、ベース位置がＣＨ２、手首位
置がＲａのときのマニピュレータの第１関節角（ｉ＝１
〜３）、Ｏｒ　（Ｒ＋）は、同様にｃＢｉ＋Ｒ１を実現
するマニピュレータの第ｉ関節角である。

次に候補探索プラナ１９は、選んだベース位置の初期ベ
クトルＣ１１，から、移動機構の目標ベクトルＳ（、を
次式で求める。

Ｓ、＝　ＣＢｌ　　Ｑ　ｚ　・ｅ　ｚ　　　　　　（１
２）ここに、Ｑ２はマニピュレータベース位置の床面か
らの高さ、ｅ２はＺ軸（床面に垂直な軸）の単位バク１
−ルである。

さらに、前もって与えられているＳｌを初期値、上記Ｓ
ａを目標値として経路プラナ１７を起動し、ＳｌからＳ
ａまでの移動機イ）が２の最適経路の探索を実行させる
（第１図（ｈ））。すなわち経路プラナ１７は、環境デ
ータベース１９から障害物の位置１寸法・形状データを
読みとり、移動機もがデータベース２０から移動機構２
の寸法・形状データを読みとり、移動機構２の障害物回
避経路を探索する。この探索方法としては、従来から提
案されている侵入禁止域による方法やポテンシャル法を
用いればよい。

次に候補探索プラナ１９は、経路プラナ１７の探索結果
から、与えた初期値Ｓｌから目標値Ｓ、Ｊに至る解が存
在するか否かをチエツクする（第１図（ｉ））。解が存
在しない場合、第１図（Ｑ）に分岐する。解が存在する
とき、第１図（ｊ）の処理を実行する。この処理は、初
期セルの中心点を表わすベクトルＣｂ＋をマニピュレー
タベース位置の初期値、ｃｈａを目標値、Ｒ１をマニピ
ュレータ手−〉 首位置の初期値、Ｒ，を目標値として、軌道探索プラナ
１８を起動し、該初期値から該目標値に到るマニピュレ
ータの最適軌道を探索させる。軌道探索プラナ１８は、
マニピュレータの寸法・形状データをマニピュレータデ
ータベース１８から読み出し、障害物の位置、寸法・形
状データを環境データベース１９から読み出し、該最適
軌道を探索する。この探索方法も従来の手法を用いれば
よいので、詳述しない。

次に、候補探索プラナ１９は、軌道探索プラナ１８の探
索結果に基づいて、解の存在をチエツクする（第１図（
１０）。もし解が存在すれば、得られた移動機構最適経
路、マニピュレータ最適軌道を行動計画データベースに
記憶して、処理（ｐ）を実行する。解が存在しないとき
、処理（Ｑ）を実行する。

処理ＣＱ）では次のような手続きが実行される。

候補探索プラナ１９は、非干渉初期セルマツプ３１の中
で、解の存在しなかった非干渉初期セル３Ｇを検索済セ
ル３８として非干渉初期セルマツプ３１を修正する（第
１図（Ｑ））。

次に、候補探索プラナ１９は、非干渉初期セルマツプ３
１内に非干渉初期セル３６がまだ存在するか否かをチエ
ツクし、存在する場合は処理（ｇ）に移り、存在しない
場合は処理（ｎ）に移る（第１図（ｍ））。

処理（ｎ）では、候補探索プラナ１９は、初期セル候補
マツプ３０を修正し、新たな初期セル候補を第６図に示
す手順で作成する。初期セル候補マツプ３０内の初期セ
ル候補３４を検索済セル３８に変え、非初期目標セル３
５の中で、非干渉初期セルマツプ３３１で干渉セルと判
定されたものを干渉セル３７に変える（第６図（ｉ））
。残りの非初期目標セル３９について、検索済セル３８
からの最短距離を調べ、各セルについて距離のラベルを
つける（第６図（ｉｉ））。これらのセル３９の内、距
離ラベルの最小のものを新たな初期セル候補３４とし、
それ以外の距離ラベルのついたセルを非初期候補セル３
５として（第６図（ｉｊ））　。

初期セル候補セルマツプ３０を修正する（第１図（ｎ）
）。

次に、候補探索プラナ１９は、初期セル候補セルマツプ
３０内に初期セル候補３４が存在するか否かをチエツク
し、存在する場合は処理（ｆ）に分岐する。ｉ方、存在
しない場合は、異常終了となり、処：Ｌ’［！　ｑを実
行する（第１図（０））。

処理（ｑ）では、候補探索プラナ１９は、ＴＶモニタ２
５に探索失敗の旨のメツセージを出力して、探索の再試
行のための条件変更要求と、探索の失敗結果の例を最も
作業対象に近接した順に表示する準備をし、待機する。

操作者は、探索の失敗例をみて、探索条件を変更する。

例えば、環境データをより精密に入力するとか、セル分
割数を増加させるとかの処理をキーボード２７から入力
し、候補探索プラナ１９に第１図処理（ｃ）から再実行
させる。

処理（ｐ）では、候補探索プラナ１９が、経路探索プラ
ナ１７をして移動機構２の経路データを移動制御装置１
６に与えしめ、移動機構２を経路に沿って移動させる。

目標位置に移動機構２が到達後、候補探索プラナ１９は
軌道探索プラナ１８をしてマニピュレータ３の軌道デー
タをマニピュレータ制御装置１４に与えしめ、マニピュ
レータを軌道に沿って動作させる。もし、Ｃａ１ｌとＣ
１１ａのＺ成分が異なるときは、経路探索プラナ１７を
して移！！１Ｊ機構の経路データを移動制御装置１６に
与えしめて、移動機構を経路に沿って移動させる。

目標へのマニピュレータの移動が完了すかと、候補探索
プラナ〕９は次の行動計画を行動計画データベースから
読み出し、その時点で最も高いプライオリティをもつ行
動予定が１つのときは、自律的に次の行動計画の実行に
移り、その旨をＴＶモニタ２５上に表示する。その時点
で最もプライオリティの高い行動予定が２つ以上あると
きは、その旨をＴＶモニタ２５上に表示し、操作者の指
示を受け、これまで述べた動作を繰り返す。

以上詳述したように本実施例によれば、移動機構とマニ
ピュレータの協調した自律動作が可能になる。

［発明の効果］ 本発明によれば、マニピュレータと移動機第１カとを有
するロボットが障害物を回避して作業対象にアクセスす
るための移動機構の経路及びマニピュレータの軌道を自
律的に探索できるので、ロボットの行動指令に対する操
作者の負担が軽減し、ロボットの操作性が向上する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要な動作を示すフローチ
ャート、第２図は本発明の一実施例の全体構成図、第３
図は第２図の制御システム部の詳細図、第４図はセルマ
ツプの幾何学的関係を説明する図、第５図（Ａ）　、　
（Ｂ）　、　（Ｃ）、第６図（ｉ）、（ｉｉ）　。 （■）はセルマツプの各セルの内容を説明する図である
。 ２・・・移動機構　　　　　３・・マニピュレータ６・
・・制御装置　　　　　９・・・マツプジェネレータ１
０・・・データベース　　１７・・経路探索プラナ１８
・・・軌道探索プラナ　１９・・・候補探索プラナ２５
・・・ＴＶモニタ ２６・・・ポインティングデバイス ２７・・・キーボード ２９・・・非干渉目標セルマツプ ３０・・・初期セル候補マツプ ３１・・非干渉初期セルマツプ 姑１図 端３図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マニピュレータとそれを搭載した移動機構とからな
   るロボットの自律近接制御装置であって、移動機構の目
   標値候補およびマニュピレータの初期値候補を探索する
   候補探索プラナと、移動機構の初期値からその目標値ま
   での移動機構の最適経路を探索する経路探索プラナと、
   マニュピレータの初期値からのその目標値までのマニピ
   ュレータの最適軌道を探索する軌道探索プラナと、マニ
   ピュレータ、移動機構、障害物および作業対象の位置、
   形状を記憶しているデータベースと、データベース中の
   データから前記探索向きのマップを作るマップジェネレ
   ータと、前記探索の結果最終的に得られた移動機構の最
   適経路およびマニピュレータの最適軌道に夫々従って移
   動機構およびマニピュレータを駆動する駆動制御手段と
   、を備えてなることを特徴とするロボットの自律近接制
   御装置。 ２、候補探索プラナはマニピュレータ位置・姿勢の初期
   値から目標値に至らしめるマニピュレータの動作量が最
   小となる条件で前記移動機構の目標値を決定することを
   特徴とする請求項１記載のロボットの自律近接制御装置
   。 ３、候補探索プラナの出力を前記経路探索プラナおよび
   軌道探索プラナの入力として両プラナを起動し、その結
   果に基づいて、前記候補探索プラナの出力を修正するこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載のロボットの自律近
   接制御装置。 ４、候補探索プラナは、マニピュレータ先端の位置・姿
   勢の目標値を実現可能なマニピュレータ根元（ベース）
   の目標値の領域を複数の小領域に分けたときのこの小領
   域の代表点をマニピュレータ根元の初期値の第一候補と
   することを特徴とする請求項１、２または３記載のロボ
   ットの自律近接制御装置。 ５、マニピュレータ根元の初期値の次善の候補として、
   既に決定済の初期値候補の最隣接小領域を選ぶことを特
   徴とする請求項４記載のロボットの自律近接制御装置。