JPH05250023A - Automatic route generating method for robot manipulator - Google Patents
Automatic route generating method for robot manipulatorInfo
- Publication number
- JPH05250023A JPH05250023A JP27513191A JP27513191A JPH05250023A JP H05250023 A JPH05250023 A JP H05250023A JP 27513191 A JP27513191 A JP 27513191A JP 27513191 A JP27513191 A JP 27513191A JP H05250023 A JPH05250023 A JP H05250023A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot manipulator
- posture
- route
- cell
- obstacle
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットマニピュレー
タの作業環境中に存在する障害物を回避してロボットマ
ニピュレータを初期の位置及び姿勢から目標の位置及び
姿勢まで動作させるための経路を自動生成する方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention avoids obstacles existing in the working environment of a robot manipulator and automatically generates a path for operating the robot manipulator from an initial position and posture to a target position and posture. It is about the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】機械工場の組立ライン等においては、図
１１に示す如き複数のアーム(11)(12)を具えた多関節ロ
ボットマニピュレータ(１)を用いて、種々の作業を自動
化することが行なわれている。この場合、ロボットマニ
ピュレータ(１)の作業環境中には、１或いは複数の障害
物(３)(４)(５)が存在するのが一般的である。従って、
ロボットマニピュレータ(１)に所望の作業を行なわしめ
る際、ロボットマニピュレータ(１)が障害物(３)(４)
(５)と干渉しない動作経路を決定して、ロボットマニピ
ュレータ(１)に教示する必要がある。2. Description of the Related Art In an assembly line of a machine factory, various works can be automated by using an articulated robot manipulator (1) having a plurality of arms (11) and (12) as shown in FIG. Has been done. In this case, it is general that one or a plurality of obstacles (3), (4) and (5) exist in the work environment of the robot manipulator (1). Therefore,
When the robot manipulator (1) performs a desired work, the robot manipulator (1) causes obstacles (3) and (4).
It is necessary to determine an operation path that does not interfere with (5) and teach the robot manipulator (1).
【０００３】そのための一般的な方法は、オペレータの
操作によってロボットマニピュレータ(１)を障害物と干
渉しない様に動作させて、そのときの動作データをロボ
ットマニピュレータ(１)に入力、記憶させるものであ
る。しかし、この方法では、例えば動作経路を変更する
必要が生じた場合に、工程を一旦停止して、オペレータ
によるデータ入力作業を行なわねばならないから、生産
能率の低下を招来する問題がある。A general method therefor is to operate the robot manipulator (1) by an operator's operation so as not to interfere with obstacles, and to input and store motion data at that time in the robot manipulator (1). is there. However, in this method, for example, when it is necessary to change the operation path, the process must be temporarily stopped and the operator must perform the data input work, which causes a problem of lowering the production efficiency.
【０００４】そこで、従来より、ロボットマニピュレー
タの動作経路を自動生成する種々の方法が提案されてい
る。例えば、“Automatic Planning of Manipulator fo
r Transfer Movement”(IEEE Trans. SMC, Vol.11-10,
pp.681-698, 1981)及び“Motion Planning for Simple
Robot Manipulators”(Prep. of I.S.R.R., pp.231-23
8, 1985)には、ロボットマニピュレータの位置及び姿勢
を一意に規定するパラメータの組によって張られる空間
(コンフィギュレーション空間)を定義し、該空間におい
て、ロボットマニピュレータが障害物と干渉しない自由
空間を表現して、ロボットマニピュレータの動作経路を
決定する方法が提案されている。Therefore, conventionally, various methods for automatically generating a motion path of a robot manipulator have been proposed. For example, “Automatic Planning of Manipulator fo
r Transfer Movement ”(IEEE Trans. SMC, Vol.11-10,
pp.681-698, 1981) and “Motion Planning for Simple
Robot Manipulators ”(Prep. Of ISRR, pp.231-23
8, 1985), a space formed by a set of parameters that uniquely defines the position and orientation of the robot manipulator.
There has been proposed a method of defining a (configuration space), expressing a free space in which the robot manipulator does not interfere with an obstacle, and determining the motion path of the robot manipulator.
【０００５】自由空間内でロボットマニピュレータの動
作経路を決定する方法としては、数１に示す評価関数ｆ
(Ｃ)を定義し、該評価関数が最小となる経路を探索する
方法が知られている(例えば日本ロボット学会誌６巻６
号、第22頁乃至23頁、1988年12月)。As a method of determining the motion path of the robot manipulator in free space, the evaluation function f shown in the equation 1 is used.
There is known a method of defining (C) and searching for a route having the smallest evaluation function (for example, Journal of the Robotics Society of Japan, Vol. 6, 6).
No., pp. 22-23, December 1988).
【０００６】[0006]
【数１】ｆ(Ｃ)＝ｇ′(Ｃ)＋ｈ(Ｃ) ここでｇ′(Ｃ)は、ロボットマニピュレータの初期位置
及び姿勢から動作途中の位置及び姿勢までの移動距離、
ｈ(Ｃ)は、動作途中の位置及び姿勢から目標位置及び姿
勢までの最短移動距離である。## EQU1 ## f (C) = g '(C) + h (C) where g' (C) is the moving distance from the initial position and posture of the robot manipulator to the position and posture during the operation,
h (C) is the shortest movement distance from the position and posture during the operation to the target position and posture.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の評価
関数を用いた経路自動生成においては、関数ｈ(Ｃ)が、
目標位置及び姿勢に達するまでの移動距離を出来るだけ
短くする様に作用するから、生成された経路が障害物の
極く近傍に設定される傾向が強く、この結果、ロボット
マニピュレータの動作経路が急激に方向転換したり、局
所的に小刻みな進路転向を繰り返すことがあり、却って
ロボットマニピュレータ駆動のための動力が増大する問
題があった。However, in the conventional route automatic generation using the evaluation function, the function h (C) is
Since it acts to shorten the moving distance to reach the target position and posture as much as possible, the generated path tends to be set very close to the obstacle, and as a result, the operation path of the robot manipulator is sharply changed. There is a problem that the direction of the robot manipulator may be changed to or the direction of the course may be repeatedly changed little by little, which conversely increases the power for driving the robot manipulator.
【０００８】本発明の目的は、障害物を回避しつつ、初
期位置及び姿勢から最終位置及び姿勢まで滑らかな曲線
で伸びる動作経路を得ることが出来るロボットマニピュ
レータの経路自動生成法を提供することである。An object of the present invention is to provide an automatic route generation method for a robot manipulator capable of obtaining an operation route extending from an initial position / posture to a final position / posture with a smooth curve while avoiding obstacles. is there.
【０００９】[0009]
【課題を解決する為の手段】本発明に係るロボットマニ
ピュレータの経路自動生成法においては、障害物の周囲
に、障害物を複数段階で徐々に拡大した仮想的な複数の
外郭モデルを設定し、動作途中のロボットマニピュレー
タと各外郭モデルとの干渉の有無を判断して、干渉を生
じる外郭モデルの拡大率が小さい程、値が増大する移動
コストを定義し、最適経路を求める際の評価関数に前記
移動コストを含めることによって、初期の位置及び姿勢
から目標の位置及び姿勢までの移動コストの積算値が最
小となる経路を探索する。In the automatic route generation method for a robot manipulator according to the present invention, a plurality of virtual outer contour models in which obstacles are gradually expanded in a plurality of stages are set around an obstacle, Judging the presence or absence of interference between each robot model and the robot manipulator in the middle of operation, the movement cost that increases the value is defined as the enlargement ratio of the external model causing the interference is defined. By including the movement cost, a route in which the integrated value of the movement cost from the initial position and posture to the target position and posture is minimized is searched for.
【００１０】[0010]
【作用】経路探索の際、評価関数中の移動コストは、ロ
ボットマニピュレータの動作経路を障害物から遠ざける
作用を生じ、これによって多少遠回りとなっても、各障
害物から離れた滑らかな経路が生成される。又、経路探
索の手法としては、最適解を求めるグラフ探索として知
られている所謂“Ａ*アルゴリズム”(例えば岩波書店発
行「岩波講座 情報科学２２ 人口知能」第38頁乃至44
頁参照)或はこれに準じた手法が採用出来、これによっ
て、常に移動コストが最小となる経路が決定される。[Function] When the route is searched, the movement cost in the evaluation function causes the action route of the robot manipulator to be distant from the obstacle, and even if it makes a little detour, a smooth route distant from each obstacle is generated. To be done. In addition, as a route search method, a so-called “A * algorithm” known as a graph search for finding an optimal solution (for example, “Iwanami Shoten Information Science 22 Artificial Intelligence 22” published by Iwanami Shoten, pages 38 to 44)
(See page) or a method similar to this can be adopted, and by this, the route with the minimum travel cost is always determined.
【００１１】[0011]
【発明の効果】本発明に係るロボットマニピュレータの
経路自動生成法によれば、急激な方向転換や小刻みな進
路変更がなく、障害物から適度に離れた滑らかな移動経
路を生成出来る。According to the automatic route generation method for a robot manipulator according to the present invention, it is possible to generate a smooth movement route which is appropriately separated from an obstacle without sudden direction change or small course change.
【００１２】[0012]
【実施例】実施例は本発明を説明するためのものであっ
て、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を
減縮する様に解すべきではない。The examples are for the purpose of illustrating the present invention and should not be construed as limiting the invention or limiting the scope of the invention.
【００１３】図１は本発明を実施すべきロボットマニピ
ュレータ(１)を示し、第１サーボモータ(13)によって水
平面上を回転駆動される第１アーム(11)を具えると共
に、該第１アーム(11)の自由端部には、第２サーボモー
タ(14)によって水平面上を回転駆動される第２アーム(1
2)を具え、該第２アーム(12)の自由端部には、作動部(1
5)が下向きに突設されている。即ち、該ロボットマニピ
ュレータ(１)は、第１アーム(11)の回転軸Ａ1回りの自
由度と第２アーム(12)の回転軸Ａ2回りの自由度を有す
る２自由度マニピュレータである。該ロボットマニピュ
レータ(１)の作動部(15)の可動範囲を図２中にハッチン
グで示す。FIG. 1 shows a robot manipulator (1) for carrying out the present invention. The robot manipulator (1) comprises a first arm (11) rotatably driven on a horizontal plane by a first servomotor (13), and the first arm. The free end of (11) has a second arm (1) that is rotationally driven on a horizontal plane by a second servomotor (14).
2), the free end of the second arm (12) is provided with an actuating portion (1
5) is projected downward. That is, the robot manipulator (1) is a two-degree-of-freedom manipulator having a degree of freedom around the rotation axis A 1 of the first arm (11) and a degree of freedom around the rotation axis A 2 of the second arm (12). The movable range of the operating part (15) of the robot manipulator (1) is shown by hatching in FIG.
【００１４】図３はロボットマニピュレータを動作させ
るための回路構成を示し、ＶＭＥバス(２)には、ＣＰＵ
(21)が接続されると共に、Ｄ／Ａボード(22)を介して、
前記両モータ(13)(14)を駆動制御するためのドライバ(2
3)(24)が接続されている。又、後述の如く生成された動
作経路等を記憶するためのメモリ(25)が接続される。ロ
ボットマニピュレータの動作経路を自動生成するための
経路自動生成回路(27)は、インターフェース(26)を経て
ＶＭＥバス(２)に接続することが可能である。FIG. 3 shows a circuit configuration for operating the robot manipulator. The VME bus (2) includes a CPU.
(21) is connected and via the D / A board (22),
A driver (2) for controlling the drive of both the motors (13) (14)
3) (24) is connected. Further, a memory (25) for storing an operation path and the like generated as described later is connected. The route automatic generation circuit (27) for automatically generating the operation route of the robot manipulator can be connected to the VME bus (2) via the interface (26).
【００１５】本実施例では、図１１の如く、ロボットマ
ニピュレータ(１)の作動部(15)の可動範囲に、複数の障
害物(３)(４)(５)が存在するモデルを設定し、これらの
障害物を回避するためのロボットマニピュレータ(１)の
動作経路を求めた。In this embodiment, as shown in FIG. 11, a model in which a plurality of obstacles (3), (4) and (5) exist in the movable range of the operating part (15) of the robot manipulator (1) is set, The motion path of the robot manipulator (1) for avoiding these obstacles was obtained.
【００１６】図８は、上記２自由度マニピュレータに対
する２次元コンフィギュレーション空間を示している。
縦軸には第１アーム(11)の関節角θ1、横軸には第２ア
ーム(12)の関節角θ2をとり、縦軸及び横軸は夫々７度
刻みに量子化して、コンフィギュレーション空間を多数
のセルに分割している。従って、ロボットマニピュレー
タ(１)の位置及び姿勢は、コンフィギュレーション空間
の一つのセルと１対１に対応することになり、ロボット
マニピュレータ(１)の動作経路の決定は、該コンフィギ
ュレーション空間上の移動経路となる一連のセルを選定
することによって行なわれる。FIG. 8 shows a two-dimensional configuration space for the two-degree-of-freedom manipulator.
The vertical axis represents the joint angle θ 1 of the first arm (11), the horizontal axis represents the joint angle θ 2 of the second arm (12), and the vertical axis and the horizontal axis are quantized in steps of 7 degrees, respectively. The partition space is divided into many cells. Therefore, the position and orientation of the robot manipulator (1) correspond to one cell in the configuration space in a one-to-one correspondence, and the movement path of the robot manipulator (1) is determined by moving in the configuration space. This is done by selecting a series of cells to be a route.
【００１７】尚、図７のコンフィギュレーション空間に
は、図中に非ハッチング領域で示す如く、コンフィギュ
レーション空間上での障害物の位置及び形状を表現する
ことが出来る。In the configuration space shown in FIG. 7, the position and shape of the obstacle in the configuration space can be represented as indicated by the non-hatched area in the figure.
【００１８】本発明においては経路生成の際、各障害物
の周囲に、夫々障害物を複数段階で徐々に拡大した仮想
的な複数の外郭モデルを設定する。本実施例では、図４
の如く、各障害物(３)(４)(５)の周囲に夫々、８０ｍｍ
の間隔をおいて５つの外郭モデル(31)〜(35)、(41)〜(4
5)、(51)〜(55)を設定した。In the present invention, when the route is generated, a plurality of virtual outline models in which the obstacles are gradually enlarged in a plurality of stages are set around each obstacle. In this embodiment, FIG.
80mm around each obstacle (3) (4) (5)
Five contour models (31)-(35), (41)-(4
5) and (51) to (55) are set.
【００１９】そして、各外郭モデルとロボットマニピュ
レータとの干渉の有無によって、干渉を生じる外郭モデ
ルの拡大率が大きい程、レベルが低下するポテンシャル
値を定義し、更に該ポンテンシャル値に基づいて移動コ
ストを定義した。Then, depending on the presence / absence of interference between each contour model and the robot manipulator, a potential value is defined such that the level decreases as the magnification rate of the contour model causing the interference increases, and the movement cost is further defined based on the potential value. Was defined.
【００２０】即ち、本実施例の場合、障害物本体(３)
(４)(５)と直接に干渉を生じる状態をポテンシャル値
０、障害物本体を８０ｍｍ拡大した第１外郭モデル（３
１）（４１）（５１）とは干渉するが、障害物本体とは
干渉しない状態をポテンシャル値−１、更に８０ｍｍ拡
大した第２外郭モデル（３２）（４２）（５２）とは干
渉するが、第１外郭モデル(31)(41)(51)とは干渉しない
状態をポテンシャル値−２、次の第３外郭モデル(33)(4
3)(53)とは干渉するが、第２外郭モデル(32)(42)(52)と
は干渉しない状態をポテンシャル値−３、第４外郭モデ
ル(34)(44)(54)とは干渉するが、第３外郭モデル(33)(4
3)(53)とは干渉しない状態をポテンシャル値−４、第５
外郭モデル(35)(45)(55)とは干渉するが、第４外郭モデ
ル(34)(44)(54)とは干渉しない状態をポテンシャル値−
５、そして第５外郭モデル(35)(45)(55)とも干渉しない
状態をポテンシャル値−６と設定する。That is, in the case of this embodiment, the obstacle body (3)
(4) The first contour model (3) in which the obstacle value is directly 0, and the obstacle body is enlarged by 80 mm in the state of causing direct interference with (5).
1) (41) (51), but the state of not interfering with the obstacle body is a potential value of -1, and it also interferes with the second contour model (32) (42) (52) enlarged by 80 mm. , The potential value is −2 when it does not interfere with the first contour model (31) (41) (51), and the next third contour model (33) (4)
3) (53), but does not interfere with the second contour model (32) (42) (52), the potential value -3, the fourth contour model (34) (44) (54) Although it interferes, the third contour model (33) (4
3) Potential value -4, 5th state that does not interfere with (53)
Potential value-state that interferes with the outer shell model (35) (45) (55) but does not interfere with the fourth outer shell model (34) (44) (54).
5, and a state where the fifth contour model (35) (45) (55) does not interfere is set as a potential value -6.
【００２１】一般的には、ポテンシャル値は、障害物上
で０、ｎ番目の外郭モデルとは干渉するが、ｎ−１番目
の外郭モデルとは干渉しない状態での値を−ｎとするの
である。Generally, since the potential value is 0 on the obstacle, it interferes with the nth outline model, but the value in the state where it does not interfere with the (n-1) th outline model is -n. is there.
【００２２】図５は、第１アームの関節角θ1及び第２
アームの関節角θ2を変数として、前記ポテンシャル値
の分布を示したものである。FIG. 5 shows the joint angle θ 1 of the first arm and the second joint angle θ 1 .
The distribution of the potential value is shown with the joint angle θ 2 of the arm as a variable.
【００２３】更に上記ポテンシャル値に基づいて、移動
コストの増分を次の様に定義する。 ポテンシャル値−４以下のセルは、“充分に障害物
の遠方にあるセル”とみなし、このセルに移動する際の
移動コストの増分は１とする。 ポテンシャル値−３以上のセルは“障害物の近傍の
セル”とみなし、このセルに移動する際の移動コストの
増分は、ポテンシャルが１増えるごとに１ずつ増加させ
る。即ち、ポテンシャル値−３のセルへの移動コストの
増分は２、ポテンシャル値−２のセルへの移動コストの
増分は３、ポテンシャル値−１のセルへの移動コストの
増分は４とする。 ポテンシャル値０、即ち障害物の存在するセルへの
移動は不可能とする。Further, based on the above potential value, the increment of the movement cost is defined as follows. A cell with a potential value of -4 or less is regarded as a "cell sufficiently far away from the obstacle", and the increment of the movement cost when moving to this cell is 1. A cell having a potential value of -3 or more is regarded as a "cell in the vicinity of an obstacle", and the increment of the movement cost when moving to this cell is increased by 1 for each increase in the potential. That is, the increment of the migration cost to the cell of potential value -3 is 2, the increment of the migration cost to the cell of potential value-2 is 3, and the increment of the migration cost to the cell of potential value -1 is 4. It is impossible to move to a cell having a potential value of 0, that is, an obstacle.
【００２４】経路探索の際の評価関数ｆ(ｎ)として、次
の数２を定義した。The following expression 2 is defined as the evaluation function f (n) for the route search.
【数２】ｆ（ｎ）＝ｇ（ｎ）＋ｈ（ｎ）## EQU00002 ## f (n) = g (n) + h (n)
【００２５】ここで、ｇ（ｎ）は、初期位置、姿勢に相
当するセル(スタートセル)から移動途中のセル(当該セ
ル)までの移動コストであって、前述の如くポテンシャ
ル値を考慮した値である。又、ｈ（ｎ）は、当該セルか
ら目標位置、姿勢に相当するセルまでの予想最短移動コ
ストであって、ポテンシャル値は考慮されていない。Here, g (n) is the movement cost from the cell (start cell) corresponding to the initial position and posture to the cell in the middle of movement (the cell concerned), which is a value considering the potential value as described above. Is. Further, h (n) is the estimated shortest movement cost from the cell to the cell corresponding to the target position and orientation, and the potential value is not taken into consideration.
【００２６】上記評価関数に基づき、双方向のグラフ探
索を行って、最適経路を求める。探索手法としてはＡ*
アルゴリズムに準じた手法を採用する。Based on the above evaluation function, bidirectional graph search is performed to find the optimum route. As a search method, A *
Adopt a method according to the algorithm.
【００２７】図６は、探索に利用する候補リストのテー
ブルであって、後述の如く当該セルから展開された候補
セルの座標、各候補セルの展開元のセル(ポインタ)の座
標、及び評価関数値移動ｆ（ｎ）から構成されている。FIG. 6 is a table of a candidate list used for the search. The coordinates of candidate cells expanded from the cell as described later, the coordinates of the expansion source cell (pointer) of each candidate cell, and the evaluation function. It is composed of a value shift f (n).
【００２８】次にＡ*アルゴリズムに準じた経路探索の
具体的手続きにつき、図７に沿って説明する。先ずステ
ップ(６)にて、スタートセルを経路探索のための候補リ
ストに入れる。次にステップ(61)にて、候補リスト中に
目標セルに達したセルが存在するか否かを判断する。Ｎ
Ｏの場合は、ステップ(62)にて、候補リストの中から最
も評価関数値の小さい候補セルを選定する。Next, a specific procedure for route search according to the A * algorithm will be described with reference to FIG. First, in step (6), the start cell is added to the candidate list for route search. Next, in step (61), it is determined whether or not there is a cell that has reached the target cell in the candidate list. N
In the case of O, the candidate cell having the smallest evaluation function value is selected from the candidate list in step (62).
【００２９】次にステップ(63)にて、選定されたセル
(当該セル)を展開し、展開されたセル、即ち当該セルに
隣接する４つのセルの内、既に展開済みのセルを除くセ
ルにつき、障害物との干渉チェックを行なう。尚、この
際、前記障害物の各外郭モデルとの干渉チェックをも同
時に行ない、展開されたセルについての移動コストｇ
（ｎ）を計算する。干渉チェックは、例えば市販のロボ
ットシミュレータ“CimStation”(米国SILMA社)を用い
て容易に行なうことが出来る。Next, in step (63), the selected cell is selected.
(Cell) is expanded, and interference check with obstacles is performed on the expanded cell, that is, the cells excluding the already expanded cells out of the four cells adjacent to the cell. At this time, the collision cost with each outer model of the obstacle is also checked at the same time, and the movement cost g for the expanded cell
Calculate (n). The interference check can be easily performed using, for example, a commercially available robot simulator "CimStation" (SILMA, USA).
【００３０】次にステップ(64)にて、前記展開されたセ
ルの内、障害物との干渉を生じないセルについて、展開
元のセル(ポインタ)の座標を候補リストに登録すると共
に、前記ステップ(63)にて得た移動コストを利用して評
価関数値を算出する。そして、これらのセルを候補リス
トに加える。Next, in step (64), among the expanded cells, the coordinates of the expansion source cell (pointer) of the cells that do not interfere with the obstacle are registered in the candidate list, and the step is performed. The evaluation function value is calculated using the movement cost obtained in (63). Then, these cells are added to the candidate list.
【００３１】続いて、ステップ(65)では、前記ステップ
(64)にて候補リストに加えられた各セルについて、該セ
ルが既に他のセルから展開されたものである場合、即
ち、既に候補リストに加えられているセルが再展開され
た場合は、該展開セルについての以前の評価関数値と新
たに算出された評価関数値とを比較し、前者の方が小さ
いときは、該展開セルについての新たな登録データは候
補リストから削除し、以前の登録データを候補リストに
残す。逆に、後者の方が小さいときは、該展開セルにつ
いての以前の登録データを候補リストから削除し、新た
な登録データを候補リストに残す。これによって、各展
開セルに対し、最終的に最小の移動コストを得るための
ポインタの付替えが行なわれる。Then, in step (65),
For each cell added to the candidate list in (64), if the cell is already expanded from other cells, that is, if the cell already added to the candidate list is re-expanded, The previous evaluation function value for the expanded cell is compared with the newly calculated evaluation function value, and when the former is smaller, the new registration data for the expanded cell is deleted from the candidate list, Leave the registration data in the candidate list. Conversely, when the latter is smaller, the previous registration data for the expanded cell is deleted from the candidate list, and new registration data is left in the candidate list. As a result, the pointers are rearranged to finally obtain the minimum movement cost for each expanded cell.
【００３２】図８は、上記ステップ(65)によるポインタ
の付替えを説明するものである。図中のセルＳが既にポ
インタＰ0から展開されて、候補リストに挙がっている
場合、その後の処理を経て、該セルＳがセルＰ1から再
展開されたとき、セルＰ1を経てセルＳへ至る場合の評
価関数値と、セルＰ0を経てセルＳへ至る場合の評価関
数値とが比較され、前者の値の方が低いときは、セルＳ
のポインタがＰ0からＰ1に付け替えられるのである。FIG. 8 illustrates the replacement of pointers in step (65). When the cell S in the figure has already been expanded from the pointer P 0 and is listed in the candidate list, when the cell S is re-expanded from the cell P 1 through the subsequent processing, the cell S is transferred via the cell P 1. Is compared with the evaluation function value when reaching the cell S via the cell P 0, and when the former value is lower, the cell S
The pointer is changed from P 0 to P 1 .
【００３３】図７のステップ(61)にてＹＥＳと判断され
たときは、ステップ(66)へ移り、最終的に得られた候補
リストをもとに、目標に達したセルから展開元のセル
(ポインタ)を逆に辿って最適経路を決定する。If YES is determined in step (61) of FIG. 7, the process proceeds to step (66), and the cells that have reached the target are expanded from the cells that have reached the target based on the finally obtained candidate list.
The (router) is traced in reverse to determine the optimum route.
【００３４】図９は、上記手続きによって得られた最適
経路を示している。図示の如く、いずれの障害物からも
適度な距離をおいて、然も余計な回り道をすることな
く、最適な経路が決定されている。FIG. 9 shows the optimum route obtained by the above procedure. As shown in the figure, the optimum route is determined with an appropriate distance from any obstacle and without making an extra detour.
【００３５】一方、図１０は、従来の数１に基づく経路
探索を行なった結果を示している。図示の如く、動作開
始点から動作終了点へ至る最短経路が生成されている
が、該経路は、前方の障害物に過度に接近したものとな
っている。On the other hand, FIG. 10 shows the result of the conventional route search based on the equation (1). As shown in the figure, the shortest path from the operation start point to the operation end point is generated, but the path is too close to the obstacle ahead.
【００３６】本発明の上述の手続きによって決定された
経路は７度おきの離散データからなるため、得られたデ
ータに例えばスプライン補間を施して、より滑らかな連
続曲線の経路を生成する。該経路を表わすデータは、図
３に示す経路自動生成回路(27)からメモリ(25)へ送ら
れ、その後のＣＰＵ(21)によるロボットマニピュレータ
の動作制御、即ち第１モータ(13)及び第２モータ(14)の
回転制御に供される。Since the path determined by the above-mentioned procedure of the present invention is composed of discrete data every 7 degrees, for example, spline interpolation is applied to the obtained data to generate a smoother continuous curve path. The data representing the route is sent from the route automatic generation circuit (27) shown in FIG. 3 to the memory (25), and thereafter the operation control of the robot manipulator by the CPU (21), that is, the first motor (13) and the second motor (13). It is used to control the rotation of the motor (14).
【００３７】実際のロボットマニピュレータの作業空間
(実空間)における作動部(15)の移動経路を図１１中に実
線(経路１)で示し、従来の評価関数に基づく移動経路を
図中に破線(経路２)で示す。従来の方法では、急激な方
向転換や小刻みな進路変更が行なわれているのがわか
る。Working space of an actual robot manipulator
The moving path of the actuating part (15) in the (real space) is shown by the solid line (path 1) in FIG. 11, and the moving path based on the conventional evaluation function is shown by the broken line (path 2). It can be seen that in the conventional method, a sudden direction change and a gradual course change are performed.
【００３８】これに対し、本発明に係るロボットマニピ
ュレータの経路自動生成法によれば、従来の如き急激な
進路転換や小刻みな進路変更はなく、障害物の間を通過
する滑らかな軌道が得られている。これによって、ロボ
ットマニピュレータのスムーズな動作が実現出来ること
になる。On the other hand, according to the automatic route generation method for the robot manipulator according to the present invention, a smooth trajectory passing between obstacles can be obtained without the conventional drastic course change and gradual course change. ing. As a result, smooth operation of the robot manipulator can be realized.
【００３９】又、ロボットマニピュレータの動作経路
は、ロボット自体に設けた経路自動生成回路によって自
動生成出来、或いはマニピュレータ自体の動作とは切り
離して別個に設けた経路自動生成回路によって自動生成
出来るから、例えば動作経路を変更する必要が生じた場
合にも、その都度、工程を停止する必要はない。Further, since the operation route of the robot manipulator can be automatically generated by the route automatic generation circuit provided in the robot itself, or can be automatically generated by the route automatic generation circuit separately provided separately from the operation of the manipulator itself. Even if it is necessary to change the operation route, it is not necessary to stop the process each time.
【００４０】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例え
ば、本発明は、３以上の自由度を有する多関節ロボット
マニピュレータにも同様に実施できるのは勿論である。The above description of the embodiments is for explaining the present invention and should not be construed as limiting the invention described in the claims or limiting the scope. Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the technical scope described in the claims. For example, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to an articulated robot manipulator having three or more degrees of freedom.
【００４１】又、上記実施例は、ロボットが一定位置に
固定され、障害物の位置及び形状が予め判明している作
業環境について述べたが、ロボット自体に移動機能と障
害物認識機能を具えれば、本発明は、障害物を回避しつ
つ移動するロボットに実施することも可能である。更に
又、ポテンシャル値に対する移動コストの増分の種々に
変更設定可能であって、これによって、移動経路の障害
物に対する近接度を調節することが可能となる。Further, in the above embodiment, the working environment in which the robot is fixed at a fixed position and the position and shape of the obstacle is known in advance is described. However, the robot itself has a moving function and an obstacle recognizing function. For example, the present invention can be applied to a robot that moves while avoiding obstacles. Furthermore, it is possible to set various changes in the increment of the movement cost with respect to the potential value, which makes it possible to adjust the proximity of the movement route to the obstacle.
【図１】本発明を実施したロボットマニピュレータの外
観を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a robot manipulator in which the present invention is implemented.
【図２】ロボットマニピュレータの可動範囲を示す平面
図である。FIG. 2 is a plan view showing a movable range of a robot manipulator.
【図３】ロボットマニピュレータの電気的構成を示すブ
ロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of a robot manipulator.
【図４】各障害物の周囲に設定した外郭モデルを説明す
る斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating an outline model set around each obstacle.
【図５】ポテンシャル値の分布を３次元的に示すグラフ
である。FIG. 5 is a graph showing a three-dimensional distribution of potential values.
【図６】探索に用いる候補リストを示す図表である。FIG. 6 is a chart showing a candidate list used for a search.
【図７】ロボットマニピュレータの経路生成手続きを示
すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a route generation procedure of the robot manipulator.
【図８】２次元コンフィギュレーション空間での探索過
程を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a search process in a two-dimensional configuration space.
【図９】最終的に得られた経路を２次元コンフィギュレ
ーション空間にて示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a finally obtained route in a two-dimensional configuration space.
【図１０】従来の評価関数に基づく経路探索結果を２次
元コンフィギュレーション空間にて示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a route search result based on a conventional evaluation function in a two-dimensional configuration space.
【図１１】ロボットマニピュレータの移動経路を実空間
にて示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a movement path of the robot manipulator in a real space.
(１) ロボットマニピュレータ (11) 第１アーム (12) 第２アーム (３) 障害物 (31) 第１外郭モデル (32) 第２外郭モデル (33) 第３外郭モデル (34) 第４外郭モデル (35) 第５外郭モデル (1) Robot manipulator (11) First arm (12) Second arm (3) Obstacle (31) First contour model (32) Second contour model (33) Third contour model (34) Fourth contour model (35) Fifth outline model
Claims (1)
存在する障害物を回避してロボットマニピュレータを初
期の位置及び姿勢から目標の位置及び姿勢まで動作させ
るための経路を、所定の評価関数に基づいて自動生成す
る方法において、障害物の周囲に、障害物を複数段階で
徐々に拡大した仮想的な複数の外郭モデルを設定し、動
作途中のロボットマニピュレータと各外郭モデルとの干
渉の有無を判断して、干渉を生じる外郭モデルの拡大率
が小さい程、値の高い移動コストを定義し、最適経路を
求める際の評価関数に前記移動コストを含めることによ
って、初期の位置及び姿勢から目標の位置及び姿勢まで
の移動コストが最も低い値となる経路を探索することを
特徴とするロボットマニピュレータの経路自動生成法。1. A route for avoiding an obstacle existing in a work environment of the robot manipulator and operating the robot manipulator from an initial position and posture to a target position and posture is automatically set based on a predetermined evaluation function. In the generation method, a plurality of virtual contour models that gradually expand the obstacles in multiple stages are set around the obstacle, and the presence or absence of interference between the robot manipulator in operation and each contour model is determined. , The smaller the enlargement ratio of the contour model that causes the interference, the higher the movement cost is defined, and the movement cost is included in the evaluation function when the optimum route is obtained, so that the target position and posture are changed from the initial position and posture. Automatic route generation method for robot manipulators, which searches for the route with the lowest travel cost to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27513191A JPH05250023A (en) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Automatic route generating method for robot manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27513191A JPH05250023A (en) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Automatic route generating method for robot manipulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05250023A true JPH05250023A (en) | 1993-09-28 |
Family
ID=17551132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27513191A Withdrawn JPH05250023A (en) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Automatic route generating method for robot manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05250023A (en) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008149436A (en) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Honda Motor Co Ltd | Moving device, its control system, control program, and supervision system |
| JP2008152714A (en) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Honda Motor Co Ltd | Mobile apparatus, its control system, control program, and supervision system |
| JP2008238396A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Honda Research Inst Europe Gmbh | Apparatus and method for generating and controlling motion of robot |
| WO2008130050A1 (en) * | 2007-04-16 | 2008-10-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Route creation method and route creation device |
| JP2009056554A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Fujitsu Ltd | Movement path generation method, movement path generation device, movement path generation program, robot arm control device, and robot arm control program |
| JP2010052093A (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Kobe Steel Ltd | Method for avoiding interference of robot and robot system |
| WO2010026710A1 (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-11 | 村田機械株式会社 | Route planning method, route planning unit, and autonomous mobile device |
| JP2010061355A (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Murata Machinery Ltd | Route planning method, route planning device, and autonomous mobile device |
| JP2011079105A (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-21 | Toshiba Corp | Method, device and program for interference check |
| JP2012056064A (en) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Sugino Machine Ltd | Device and method for generating route |
| JP2018134703A (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 株式会社安川電機 | Robot simulator, robot system, and simulation method |
| JP2019155509A (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | オムロン株式会社 | Robot controlling device, control method, and program |
| WO2020066949A1 (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 日本電産株式会社 | Robot path determination device, robot path determination method, and program |
| WO2020149021A1 (en) * | 2019-01-15 | 2020-07-23 | オムロン株式会社 | Route generator, route generation method, and route generation program |
| CN113103223A (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-13 | 三菱重工业株式会社 | Route generation device, control device, inspection system, route generation method, and program |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP27513191A patent/JPH05250023A/en not_active Withdrawn
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008149436A (en) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Honda Motor Co Ltd | Moving device, its control system, control program, and supervision system |
| JP2008152714A (en) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Honda Motor Co Ltd | Mobile apparatus, its control system, control program, and supervision system |
| US7529622B2 (en) | 2006-12-20 | 2009-05-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Mobile apparatus, and control method thereof, control program and supervisory system therefor |
| US7571026B2 (en) | 2006-12-20 | 2009-08-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Mobile apparatus, and control method thereof, control program and supervisory system therefor |
| JP2008238396A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Honda Research Inst Europe Gmbh | Apparatus and method for generating and controlling motion of robot |
| WO2008130050A1 (en) * | 2007-04-16 | 2008-10-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Route creation method and route creation device |
| JP2008269021A (en) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Toyota Motor Corp | Method and apparatus for creating path |
| US8290620B2 (en) | 2007-04-16 | 2012-10-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Route creation method and route creation device |
| JP2009056554A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Fujitsu Ltd | Movement path generation method, movement path generation device, movement path generation program, robot arm control device, and robot arm control program |
| JP2010052093A (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Kobe Steel Ltd | Method for avoiding interference of robot and robot system |
| JP2010061355A (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Murata Machinery Ltd | Route planning method, route planning device, and autonomous mobile device |
| WO2010026710A1 (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-11 | 村田機械株式会社 | Route planning method, route planning unit, and autonomous mobile device |
| US8515612B2 (en) | 2008-09-03 | 2013-08-20 | Murata Machinery, Ltd. | Route planning method, route planning device and autonomous mobile device |
| JP2011079105A (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-21 | Toshiba Corp | Method, device and program for interference check |
| JP2012056064A (en) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Sugino Machine Ltd | Device and method for generating route |
| JP2018134703A (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 株式会社安川電機 | Robot simulator, robot system, and simulation method |
| US11213945B2 (en) | 2017-02-21 | 2022-01-04 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Robot simulator, robot system and simulation method |
| JP2019155509A (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | オムロン株式会社 | Robot controlling device, control method, and program |
| WO2020066949A1 (en) * | 2018-09-26 | 2020-04-02 | 日本電産株式会社 | Robot path determination device, robot path determination method, and program |
| JPWO2020066949A1 (en) * | 2018-09-26 | 2021-08-30 | 日本電産株式会社 | Robot routing device, robot routing method, program |
| WO2020149021A1 (en) * | 2019-01-15 | 2020-07-23 | オムロン株式会社 | Route generator, route generation method, and route generation program |
| JP2020110885A (en) * | 2019-01-15 | 2020-07-27 | オムロン株式会社 | Route generation device, route generation method, and route generation program |
| CN113103223A (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-13 | 三菱重工业株式会社 | Route generation device, control device, inspection system, route generation method, and program |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05250023A (en) | Automatic route generating method for robot manipulator | |
| US8666548B2 (en) | Path planning apparatus of robot and method thereof | |
| US9044862B2 (en) | Path planning apparatus and method for robot | |
| US9411335B2 (en) | Method and apparatus to plan motion path of robot | |
| JPH0319964B2 (en) | ||
| CN108189034A (en) | A kind of robot continuous path implementation method | |
| JPH0969006A (en) | Curve interpolating method for speed control at connecting operation of robot | |
| US4803640A (en) | Control arrangement for an industrial robot | |
| JPH05345286A (en) | Method for manual feeding of robot | |
| JPH05228860A (en) | Control method of robot manipulator | |
| JP2007000954A (en) | Robot teaching device and method | |
| CN114654446A (en) | Robot teaching method, device, equipment and medium | |
| Ji et al. | E-RRT*: Path Planning for Hyper-Redundant Manipulators | |
| JP2020049554A (en) | Track formation method, track formation device, and robot system | |
| JP5447811B2 (en) | Path plan generation apparatus and method, robot control apparatus and robot system | |
| JP2021122899A (en) | Trajectory generation device, multi-link system, and trajectory generation method | |
| JP3204042B2 (en) | Robot trajectory generator | |
| Vahrenkamp et al. | Efficient motion planning for humanoid robots using lazy collision checking and enlarged robot models | |
| JP7351672B2 (en) | Travel route generation device | |
| Demir et al. | Heuristic trajectory planning of robot manipulator | |
| CN114748100B (en) | Control method for ultrasonic scanning, visual servo system and readable storage medium | |
| WO2023149298A1 (en) | Trajectory generating device | |
| JP3189650B2 (en) | Robot controller | |
| JPS63289606A (en) | Redundancy freedom type robot | |
| JP2907918B2 (en) | Route generation method and apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |