JPH0310781A - 多関節型ロボット - 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】 イ）産業上の利用分野 本発明は多関節ロボットに関し、特に動作時のアクチュ
エータ変化量最小経路を決定するための経路決定装置に
関する。

口）従来の技術 近年、生産工程の自動化にともない例えば特開昭６１−
２１１７０４号に示すような多関節型ロボットが種々開
発されている。このような多関節型ロボットの使用方法
としては、先端部に設けたハンドあるはその他のツール
をいくつかの決められたポイント（姿勢あるいは位置）
に移動させ、各ポイントで作業をさせると云う使用法が
一般的である。このため、こうしたポイントの通過順序
を連続的に作業者が指示しておく必要があった。また、
作業者が順序を決定する際、実際の３次元の作業空間内
で手元位置の移動量等が最小になるように決めることは
可能であるが、それが各関節を回動させるモータの回転
量の合計が最小であることは必ずしも一致せず、効率的
な移動と云う点から今一つ問題があった。

ハ）発明が解決しようとする課題 本発明はこのような点に鑑みて為されたものであって、
自動的に各関節を回動させるモータの回転量が最小にな
る多関節型ロボットの動作を決定しようとしている。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明では、各２つの姿勢間を移動するときの関節回転
用のモータ回転角の変化が最小となる経路を求める２点
間最小経路算出手段と、上記各姿勢をとる順序に応じ、
上記２点間最小経路算出手段で算出された結果を用いて
全姿勢変化行程での合計のモータ回転角変化量を算出す
る全行程算出手段と、この全行程算出手段で算出された
モータ回転角変化量が最小となる順序を選び出す選択手
段と、を有して成り、この選択手段で選び出された順序
に応じて姿勢を変化させている。

ホ）作用 モータの回転角自身が最小となる姿勢変化が行われるの
で姿勢変化の高速化が図れる。

へ）実施例 第２図は、本発明多関節型ロボットの１例を示し、（１
１（２）はアームであって、夫々図示しないモータによ
り関節（３）　（４１を軸として回転する。（５）はア
ーム（２）先端部の手先位置を示し、対象物を試験する
ためのセンサあるいは作業等を行うツール等を取り付け
る。（６）は、このロボットの駆動を行うようモータの
回転を制御する制御部を示す。こうしたロボットは、第
３図のような作業空間を有する。第１図は本発明多関節
型ロボットの制御部の構成図であり、第２図の多関節型
ロボットを一般化したり自由度のものについて示してい
る。また、各アクチュエータの位置を軸としたｎ次元空
間をそのロボットの関節角空間と呼び、２次元関節かと
空間を第４図に示す、こうした制御部において、（７）
は与えられるｉ＋１個の姿勢の内、各２つの姿勢間を移
動するときのｎ次元関節角空間内での２点間の直線距離
を計算する２点間最小経路算出手段であり、例えば各関
節の回転角がθ１．θ２．・・・θ、からθ、′、θ２
ρ＝Σ１θ、−θ４′１としても良い、（８）は１個の
通過姿勢を順次通過するし１個の経路の距離を算出す全
行程算出手段、（９）はこの全行程算出手段（８）で算
出された距離が算小となる通過順序を選び出す選択手段
を示し、選択された順序に従うて、駆動制御手段（４０
）がロボットを動作させる。

このような多関節型ロボットにおいて、ロボットの開始
姿勢及び、通過すべきｉ個（ｉ≧２）の姿勢が、各々、
関節角空間内の１点すなわちｎ個関節を有する各関節回
転用のモータの回転位置を要素とする座標データで与え
られていて、ロボットは開始姿勢から出発し、ｉ個の姿
勢を通過した後、開始姿勢に戻って来て終了するものと
してその動作を説明する。最初ロボットは開始姿勢にあ
り、通過すべきｉ個の姿勢が与えられたならば、開始姿
勢を含めた（ｉ＋１）個の姿勢のうちの２つの姿勢の組
み合せ（ｉ＋１）ｘｉ／２個の各々に着目する。２つの
姿勢間を移動する場合関節角空間内でその２つの座標を
直線で結んだ軌跡に従ってモータを回転させるのが、モ
ータ変化量最小経路である（第５図）、２つの姿勢の座
標データを（θ１．θ２．θ１．・・・、θ。）と（θ
、°、θ２′、０３′、・・・、０１′）とすると、上
述の直線の距ｗＬｇは前述の式で示される。２点間最小
経路算出手段（７）で（ｉ＋１）ｘｉ／２個の組み合わ
せに関する距離ｇを全て計算する。その後、ｉ個のロボ
ットの通過姿勢を順次通過する１１種類の経路の距離を
全行程算出手段（８）で算出す（第６図）０次いで、こ
うして算出された距離が最小となる通過順序を選択手段
（９）で選択し最小経路を決定する。このように選択さ
れる経路は各姿勢の通過順序が全く逆になる２種類が最
低存在する。

そして選択された経路の内適切なものを作業者が入力装
置（１１）等から指示すると、その経路が決定され、決
定された経路に沿って駆動制御手段＋１０）がロボット
の駆動を制御する。

ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明多関節型ロボットはモータの回
転角自身が最小となる姿勢変化が行なわれるので、姿勢
変化の高速化が図れ、作業の効牢死が望める。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明多関節型ロボットの制御部の構成図、第
２図は本発明多関節ロボットのブロック図、第３図は作
業空間の状態説明図、第４図乃至第６図は関節型空間の
状憩説明図である。 （１１（２＋・・・アーム、＜３　）　（４）・・・関
節角、（５）・・・手先、（６）・・−制御部、（７）
・・−２点間最小経路算出手段、（８）・・・全行程算
出手段、（９）・・−選択手段、（１０）・・・駆動制
御手段、＋１１）・・・入力装置。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）予め定められた順序を問わない複数の姿勢情報を与
   えることにより、その姿勢をとる順序及び経路を決定す
   る多関節型ロボットにおいて、各２つの姿勢間を移動す
   るときの関節回転用のモータ回転角の変化が最小となる
   経路を求める２点間最小経路算出手段と、上記各姿勢を
   とる順序に応じ、上記２点間最小経路算出手段で算出さ
   れた結果を用いて全姿勢変化行程での合計のモータ回転
   角変化量を算出する全行程算出手段と、この全行程算出
   手段で算出されたモータ回転角変化量が最小となる順序
   を選び出す選択手段と、を有して成り、この選択手段で
   選び出された順序に応じて姿勢を変化させることを特徴
   とした多関節型ロボット。