JPH11333780A - Control device of manipulator - Google Patents
Control device of manipulatorInfo
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- JPH11333780A JPH11333780A JP14146098A JP14146098A JPH11333780A JP H11333780 A JPH11333780 A JP H11333780A JP 14146098 A JP14146098 A JP 14146098A JP 14146098 A JP14146098 A JP 14146098A JP H11333780 A JPH11333780 A JP H11333780A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばダンボー
ル箱などの物品を移載するマニピュレータの制御装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator control device for transferring articles such as cardboard boxes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図８〜図１２は、従来のマニピュレータ
の制御装置を説明する図で、図８はマニピュレータの正
面図、図９は図８のマニピュレータの平面図、図１０は
十自由度のマニピュレータの概念図、図１１は図８のマ
ニピュレータと障害物の状況を示す平面図、図１２は冗
長自由度マニピュレータと障害物の状況を示す平面図で
ある。8 to 12 are views for explaining a conventional manipulator control device. FIG. 8 is a front view of the manipulator, FIG. 9 is a plan view of the manipulator of FIG. 8, and FIG. FIG. 11 is a conceptual diagram of the manipulator, FIG. 11 is a plan view showing the state of the manipulator of FIG. 8 and obstacles, and FIG. 12 is a plan view showing the state of manipulators and obstacles of the redundant degree of freedom.
【０００３】図において、１は基体、２は基体１に設け
られた第一軸からなる第一関節、３は第一関節２によっ
て動作する第一アーム、４は第一アーム３の回動端に設
けられた第二軸からなる第二関節、５は第二関節４によ
って動作する第二アーム、６は第二アーム５の回動端に
設けられた第三軸からなる第三関節である。７は関節、
８はアーム、９は把手、１０は障害物、１１は搬送動作
の始点、１２は搬送動作の終点、１３は第三関節６によ
って動作する第三アームである。[0003] In the drawing, 1 is a base, 2 is a first joint formed of a first shaft provided on the base 1, 3 is a first arm operated by the first joint 2, 4 is a rotating end of the first arm 3. , A second joint 5 that is operated by the second joint 4, and 6 is a third joint that is a third axis provided at the rotating end of the second arm 5. . 7 is a joint,
Reference numeral 8 denotes an arm, 9 denotes a handle, 10 denotes an obstacle, 11 denotes a start point of the transfer operation, 12 denotes an end point of the transfer operation, and 13 denotes a third arm operated by the third joint 6.
【０００４】従来のマニピュレータの制御装置では、上
記のように構成されたマニピュレータについて次に述べ
るような制御を行う。すなわち、マニピュレータにより
ダンボール箱などの物品を移載する場合に、物品は常に
水平姿勢であればよいため把手の水平姿勢をマニピュレ
ータの構造によって保持できるようにする。そして、把
手の位置の自由度三と、垂直軸まわりの回動姿勢の自由
度一の計四自由度に対応して構成され、関節の四自由度
を有する構造のマニピュレータが製作されている。The conventional manipulator control device performs the following control on the manipulator configured as described above. That is, when an article such as a cardboard box is transferred by the manipulator, the article only needs to be always in a horizontal attitude, so that the horizontal attitude of the handle can be held by the structure of the manipulator. A manipulator having a structure having four degrees of freedom of joints has been manufactured in correspondence with three degrees of freedom of the position of the handle and one degree of freedom of the rotation posture about the vertical axis.
【０００５】なお、マニピュレータの構造としては、周
知のように水平多関節型、垂直多関節型がある。また、
マニピュレータの位置と姿勢の自由度の和をｎとしたと
き、ｎ＋１以上の関節の自由度を有するマニピュレータ
を冗長自由度マニピュレータといい、図１０に十自由度
のマニピュレータの例を示す。そして、冗長自由度マニ
ピュレータにおいては把手９の位置と姿勢を決定して
も、各関節７の関節角は一意に定まることがない。この
ため、この性質を障害物を回避しながら動作する制御に
有効に利用することができる。[0005] As the structure of the manipulator, as is well known, there are a horizontal articulated type and a vertical articulated type. Also,
Assuming that the sum of the degrees of freedom of the position and the posture of the manipulator is n, a manipulator having a joint degree of freedom of n + 1 or more is called a redundant degree of freedom manipulator, and FIG. 10 shows an example of a manipulator having ten degrees of freedom. In the redundant degree of freedom manipulator, even if the position and posture of the handle 9 are determined, the joint angle of each joint 7 is not uniquely determined. Therefore, this property can be effectively used for control that operates while avoiding obstacles.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のマ
ニピュレータにおいて、図１１に示すように障害物１０
がある場合に第一アーム３等が障害物１０に当たるの
で、始点１１から終点１２へ移動する動作ができないと
いう問題点があった。また、図１２に示すような冗長自
由度マニピュレータを使用すれば、第二アーム５等が障
害物１０に当たらないように始点１１から終点１２へ移
動することができる。しかし、把手９の位置と姿勢を決
定しても各関節７の関節角が一意に定められないという
問題点があった。In the above-mentioned conventional manipulator, as shown in FIG.
In such a case, since the first arm 3 and the like hit the obstacle 10, there is a problem that the operation of moving from the start point 11 to the end point 12 cannot be performed. In addition, if a manipulator having a redundant degree of freedom as shown in FIG. 12 is used, the second arm 5 and the like can be moved from the start point 11 to the end point 12 so as not to hit the obstacle 10. However, there is a problem that the joint angle of each joint 7 cannot be uniquely determined even if the position and the posture of the handle 9 are determined.
【０００７】この発明は、かかる問題点を解消するため
になされたものであり、冗長自由度マニピュレータを使
用し、把手の位置と姿勢に対して各関節の経路を順次設
定し、障害物を回避してマニピュレータを動作させるマ
ニピュレータの制御装置を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and uses a redundant degree of freedom manipulator to sequentially set the path of each joint with respect to the position and posture of a handle to avoid obstacles. To obtain a manipulator control device for operating the manipulator.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明に係るマニピュ
レータの制御装置においては、空間内の任意の座標に移
動可能な把手が装備されて、座標の次元よりも大きい関
節の自由度数を有する冗長自由度マニピュレータ、この
マニピュレータが動作する空間内に障害物がある場合
に、空間内の任意の始点から任意の終点へ把手を移動す
るときに、マニピュレータが障害物と干渉する状態にお
ける関節それぞれの変位を予め離散的に求め、求められ
た関節それぞれの変位を避けるように、関節それぞれの
離散的な変位動作間がマニピュレータの関節補間及び単
軸動作のいずれかによって制御される。A control device for a manipulator according to the present invention is provided with a handle movable to arbitrary coordinates in a space, and has a redundant freedom having a degree of freedom of a joint larger than the dimension of the coordinates. Degree manipulator, when there is an obstacle in the space where this manipulator operates, when moving the handle from any start point to any end point in the space, the displacement of each joint when the manipulator interferes with the obstacle The discrete movements of the joints are controlled by either the joint interpolation or the single-axis movement of the manipulator so as to avoid the displacements of the joints, which are discretely obtained in advance.
【０００９】また、この発明に係るマニピュレータの制
御装置においては、マニピュレータが動作する空間内に
障害物がある場合に、空間内の任意の始点から任意の終
点へ把手を移動するときに、マニピュレータが障害物と
干渉する状態における関節それぞれの変位を予め離散的
に求め、求められた関節それぞれの変位と一致しないよ
うに、動作の始点から関節それぞれの離散的な変位動作
間を、動作の終点により近い点及びこの近い点がなけれ
ば動作の始点からより遠い点のいずれかへ変位する制御
が行われる。Further, in the manipulator control device according to the present invention, when there is an obstacle in the space where the manipulator operates, when the handle is moved from an arbitrary start point to an arbitrary end point in the space, the manipulator is operated by the manipulator. Displacement of each joint in a state of interfering with an obstacle is discretely determined in advance, and between the discrete displacement operation of each joint from the starting point of the operation, by the end point of the operation so that it does not match the determined displacement of each joint. Control is performed to displace to a near point or to a point farther from the start point of the operation if there is no close point.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図３は、こ
の発明の実施の形態の一例を示す図で、図１はマニピュ
レータ装置の構成を概念的に示す平面図、図２は図１の
マニピュレータと障害物の状況を示す平面図、図３は図
１のマニピュレータのアームの動作を説明する図であ
る。図において、１は基体、２は基体１に設けられた第
一軸からなる第一関節、３は第一関節２によって動作す
る第一アーム、４は第一アーム３の回動端に設けられた
第二軸からなる第二関節、５は第二関節４によって動作
する第二アームである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 1 to 3 are views showing an example of an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view conceptually showing a configuration of a manipulator device, and FIG. 2 is a plan view showing the state of the manipulator and obstacles in FIG. FIG. 3 and FIG. 3 are diagrams for explaining the operation of the arm of the manipulator of FIG. In the figure, 1 is a base, 2 is a first joint composed of a first shaft provided on the base 1, 3 is a first arm operated by the first joint 2, and 4 is provided at a rotating end of the first arm 3. The second joint 5 composed of the second axis is a second arm operated by the second joint 4.
【００１１】６は第二アーム５の回動端に設けられた第
三軸からなる第三関節、１０は障害物、１１は始点、１
２は終点、１３は第三関節６によって動作する第三アー
ム、１４は第三アーム１３の回動端に設けられた把手に
把持された物品、１５はマニピュレータに接続された制
御装置で、経路生成部１６及び従来の制御装置に装備さ
れていたものと同様のロボットコントローラ１７が設け
られている。Reference numeral 6 denotes a third joint formed of a third shaft provided at the rotating end of the second arm 5; 10, an obstacle; 11, a starting point;
Reference numeral 2 denotes an end point, reference numeral 13 denotes a third arm operated by the third joint 6, reference numeral 14 denotes an article held by a handle provided at a rotating end of the third arm 13, reference numeral 15 denotes a control device connected to the manipulator, A generation unit 16 and a robot controller 17 similar to that provided in a conventional control device are provided.
【００１２】上記のように構成されたマニピュレータ装
置において、マニピュレータは把手によって物品１４を
把持して始点１１から終点１２へ搬送する。この場合に
把手１４の位置の自由度が二であるのに対してマニピュ
レータの関節の自由度が三である。なお、動作の説明の
簡易化のために把手の姿勢については無視する。In the manipulator device configured as described above, the manipulator grips the article 14 with the handle and conveys the article 14 from the start point 11 to the end point 12. In this case, the degree of freedom of the position of the handle 14 is two, while the degree of freedom of the joint of the manipulator is three. Note that the posture of the handle is ignored for simplification of the description of the operation.
【００１３】また、経路生成部１６には、始点１１、終
点１２などの点に対応する関節角の組と、マニピュレー
タが障害物１０に当たる場合の関節角の組とが予め離散
的に求められて収納されている。すなわち、マニピュレ
ータの関節の角度を５°おきなどで与えて関節角の組を
作る。次にその例を示す。ここに、第一アーム３の角度
をθ１、第二アーム５の角度をθ２、第三アーム１３の
角度をθ３とする。The path generator 16 discretely obtains in advance a set of joint angles corresponding to points such as a start point 11 and an end point 12 and a set of joint angles when the manipulator hits the obstacle 10. It is stored. That is, a set of joint angles is created by giving the angles of the joints of the manipulator at intervals of 5 ° or the like. The following is an example. Here, the angle of the first arm 3 is θ1, the angle of the second arm 5 is θ2, and the angle of the third arm 13 is θ3.
【００１４】｛θ１，θ２，θ３｝＝｛−１８０，−１
８０，−１８０｝，｛−１８０，−１８０，−１７
５｝，｛−１８０，−１８０，−１７０｝，．．．，
｛−１８０，−１８０，１７０｝，｛−１８０，−１８
０，１７５｝，｛−１８０，−１７５，−１８０｝，
｛−１８０，−１７５，−１７５｝，．．．{Θ1, θ2, θ3} = {− 180, −1}
80, -180, ｛-180, -180, -17
5}, {−180, −180, −170},. . . ,
｛-180, -180, 170｝, ｛-180, -18
0,175}, {-180, -175, -180},
{-180, -175, -175},. . .
【００１５】これらの角度は三次元のベクトルなので、
三次元空間内の点の座標であると考えることができる。
そして、前述の関節角の組からマニピュレータの動作範
囲外の組を除く。例えば第一アーム３の動作範囲が±１
６０°の場合、｛−１８０，０，０｝，｛−１７５，
０，０｝，｛−１６５，０，０｝，｛１６５，０，
０｝，｛１７０，０，０｝，｛１７５，０，０｝，．．
などの組は除く。Since these angles are three-dimensional vectors,
It can be considered to be the coordinates of a point in three-dimensional space.
Then, a set outside the operating range of the manipulator is excluded from the above-described set of joint angles. For example, the operating range of the first arm 3 is ± 1
In the case of 60 °, {−180, 0, 0}, {−175,
0, 0}, {−165, 0, 0}, {165, 0,
0}, {170, 0, 0}, {175, 0, 0},. .
Excludes pairs such as
【００１６】次に空間内の障害物１０の座標を不等式で
表現する。例えば図２に示す障害物１０は以下のように
表される。 ｘ＞ｘｏ かつ ｙ＞ｙｏ また、図３に示すように第一アーム３等のアーム長さを
それぞれ適当な分割数で分割する。なお、図３ではアー
ム長さを四分割している。そして、分割したアームの各
点の座標を求める。すなわち、図３ではアーム上の各点
を五点とし座標を小円で表している。Next, the coordinates of the obstacle 10 in the space are represented by inequalities. For example, the obstacle 10 shown in FIG. 2 is represented as follows. x> xo and y> yo Further, as shown in FIG. 3, the arm length of the first arm 3 and the like is divided by an appropriate division number. In FIG. 3, the arm length is divided into four. Then, the coordinates of each point of the divided arm are obtained. That is, in FIG. 3, each point on the arm is represented by five points, and the coordinates are represented by small circles.
【００１７】そして、それぞれの関節角として前述の手
法により求めた関節角の組を適用する。例えば、図３の
場合に各点の座標は次のようになる。すなわち、 ｉ＊１１／４＊｛ｃｏｓＯ，ｓｉｎＯ｝＋ｊ＊１２／４
＊｛ｃｏｓＯ，ｓｉｎＯ｝＋ｋ＊１３／４＊｛ｃｏｓ
Ｏ，ｓｉｎＯ｝，ｉ＊１１／４＊｛ｃｏｓ５，ｓｉｎ
５｝＋ｊ＊１２／４＊｛ｃｏｓＯ，ｓｉｎＯ｝＋ｋ＊１
３／４＊｛ｃｏｓＯ，ｓｉｎＯ｝，．．． ｉ，ｊ，ｋ＝０，１，２，３ ここで、１１は第一アーム３の長さ、１２は第二アーム
５の長さ、１３は第三アーム１３の長さである。Then, a set of joint angles obtained by the above-described method is applied as each joint angle. For example, in the case of FIG. 3, the coordinates of each point are as follows. That is, i * 11/4 * {cosO, sinO} + j * 12/4
* ｛CosO, sinO｝ + k * 13/4 * ｛cos
O, sinO｝, i * 11/4 * ｛cos5, sin
5｝ + j * 12/4 * ｛cosO, sinO｝ + k * 1
3/4 * {cosO, sinO},. . . i, j, k = 0,1,2,3 Here, 11 is the length of the first arm 3, 12 is the length of the second arm 5, and 13 is the length of the third arm 13.
【００１８】そして、これらのアーム上の各点が障害物
１０と干渉するかどうかを判定する。すなわち、アーム
上の各点の座標が前述の手法によりにより求めた障害物
１０の不等式の範囲に含まれるかどうかを判定する。そ
して、アーム上の各点の座標が一つでも障害物１０の不
等式の範囲に含まれている関節角の組を除く。Then, it is determined whether or not each point on these arms interferes with the obstacle 10. That is, it is determined whether or not the coordinates of each point on the arm fall within the range of the inequality of the obstacle 10 obtained by the above-described method. Then, a set of joint angles included in the range of the inequality of the obstacle 10 even if the coordinates of each point on the arm is one is excluded.
【００１９】これにより、前述の手順で残った関節角の
組がマニピュレータが障害物１０と干渉せずに動作でき
る関節角となる。そして、これらの関節角の組を始点１
１から終点１２まで順次辿って移動することにより障害
物１０に干渉せずに動作することができる。As a result, the set of joint angles remaining in the above-described procedure becomes a joint angle at which the manipulator can operate without interfering with the obstacle 10. Then, a set of these joint angles is
By moving sequentially from 1 to the end point 12, it is possible to operate without interfering with the obstacle 10.
【００２０】なお、始点１１、終点１２などに対応する
関節角の組の決め方として、アームの角度をどれか一軸
だけ、例えば第一アーム３の角度を一定値、例えば０°
に決めておき、他のアームの角度はマニピュレータの逆
変換の手法を用いることも可能である。As a method of determining a set of joint angles corresponding to the start point 11, the end point 12, etc., the angle of the arm is set to any one axis, for example, the angle of the first arm 3 is set to a fixed value, for example, 0 °.
It is also possible to use the method of inverting the manipulator for other arm angles.
【００２１】そして、ある関節角の組から他の関節角の
組に移動するには、ロボットコントローラ１７の単軸動
作命令又は関節補間命令をそのまま用いることができ
る。また、第一アーム３、第二アーム５及び第三アーム
１３の関節角のうち、一つだけを動かす場合は単軸動作
命令を用い、二つ以上を動かす場合は関節補間命令を用
いる。In order to move from one set of joint angles to another set of joint angles, a single-axis operation command or a joint interpolation command of the robot controller 17 can be used as it is. When only one of the joint angles of the first arm 3, the second arm 5, and the third arm 13 is moved, a single-axis operation command is used, and when two or more joint angles are moved, a joint interpolation command is used.
【００２２】以上説明したように、ロボットコントロー
ラ１７の命令をそのまま用いて経路生成部１６を介して
制御してマニピュレータは障害物１０と干渉せずに動作
する。これによって、周囲にマニピュレータと干渉する
障害物１０がある環境においても、冗長自由度マニピュ
レータを使用し、把手の位置と姿勢に対して各関節の経
路を順次設定してマニピュレータが障害物１０を回避し
て正常に動作するようにマニピュレータを制御すること
ができる。As described above, the manipulator operates without interfering with the obstacle 10 by controlling it via the route generating unit 16 using the command of the robot controller 17 as it is. Thus, even in an environment where there is an obstacle 10 that interferes with the manipulator, the manipulator avoids the obstacle 10 by using the redundant degree-of-freedom manipulator and sequentially setting the path of each joint with respect to the position and posture of the handle. The manipulator can be controlled to operate normally.
【００２３】また、ロボットコントローラ１７に経路生
成部１６を加えることによって、制御装置１５が構成さ
れているので、従来の形態のロボットコントローラ１７
を大幅に変更する必要がなく少ない費用で所要の作用を
得ることができる。なお、図１〜図３の実施の形態にお
けるマニピュレータの制御装置を、適宜な物品の移載作
業、ハンドリング作業、塗装作業、溶接作業等のマニピ
ュレータの制御に容易に適用することができ、図１〜図
３の実施の形態と同様の作用を得ることができる。Further, the control device 15 is configured by adding a route generation unit 16 to the robot controller 17.
The required action can be obtained at a small cost without having to largely change. In addition, the control device of the manipulator in the embodiment of FIGS. 1 to 3 can be easily applied to the control of the manipulator such as an appropriate article transfer operation, a handling operation, a painting operation, a welding operation, etc. 3 to obtain the same operation as the embodiment of FIG.
【００２４】実施の形態２．図４〜図７は、この発明の
他の実施の形態の一例を示す図で、図４はマニピュレー
タの制御装置の動作を説明するフローチャート、図５は
図４のマニピュレータの制御装置の経路生成部における
現在の点の周囲の点を説明する図、図６は図４のフロー
チャートにより辿った経路の例を説明する図、図７は図
４のマニピュレータの制御装置の経路生成部における現
在の点の他の周囲の点を説明する図である。Embodiment 2 FIG. 4 to 7 are views showing an example of another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the control device of the manipulator, and FIG. 5 is a path generation unit of the control device of the manipulator of FIG. , FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a route followed by the flowchart of FIG. 4, and FIG. 7 is a diagram of a current point in a route generating unit of the control device of the manipulator of FIG. It is a figure explaining other surrounding points.
【００２５】なお、図４〜図７の他は前述の図１〜図３
の実施の形態と同様にマニピュレータ装置が形成されて
いる。そして、制御装置１５の経路生成部１６にはマニ
ピュレータが動作範囲内で障害物１０と干渉する場合の
関節角の組を、前述の図１〜図３の実施の形態で説明し
たように予め離散的に求めて収納してある。これによ
り、始点１１から終点１２までの経路を図４に示すフロ
ーチャートに従って順次生成する。4 to 7 are the same as those shown in FIGS.
A manipulator device is formed similarly to the embodiment. Then, a set of joint angles when the manipulator interferes with the obstacle 10 within the operation range is previously discretized in the path generation unit 16 of the control device 15 as described in the above-described embodiment of FIGS. It is stored in search of. Thus, the path from the start point 11 to the end point 12 is sequentially generated according to the flowchart shown in FIG.
【００２６】すなわち、ステップ１０１により現在の点
ｐの周囲の点の候補をあげる。ただし以前に行った点は
除外する。そして、この候補は図５に示すように関節角
の組を点で表し、ここでの関節角の組は、例えば前述の
図１〜図３の実施の形態で求めた｛０，０，０｝，
｛０，０，５｝，｛０，０，１０｝，．．．などの座標
である。このようにして、現在の点ｐの周囲の点を図５
に示すように選ぶ。なお、以下説明を簡単にするために
次元を落として二次元平面内の図によって説明する。That is, in step 101, candidates for points around the current point p are given. However, previous points are excluded. As shown in FIG. 5, this candidate represents a set of joint angles by dots, and the set of joint angles is, for example, {0, 0, 0 obtained in the above-described embodiment of FIGS. ｝,
{0,0,5}, {0,0,10},. . . And so on. In this way, points around the current point p are shown in FIG.
Choose as shown. For simplicity, the following description will be made with reference to a diagram in a two-dimensional plane with a reduced dimension.
【００２７】次いで、ステップ１０２へ進んで周囲の点
と終点１２との距離を求め、ステップ１０３へ進む。そ
して、周囲の点の候補のうちで現在の点ｐと終点１２と
の距離よりも近い点が存在すればステップ１０４へ進
み、また存在しなければステップ１０６へ進む。そし
て、ステップ１０４において終点１２との距離が最短の
点をｐｎとしステップ１０５へ進んで点ｐｎへ移動し、
ステップ１０８へ進む。Next, the routine proceeds to step 102, where the distance between the surrounding points and the end point 12 is obtained, and then the routine proceeds to step 103. Then, if there is a point closer than the distance between the current point p and the end point 12 among the surrounding point candidates, the process proceeds to step 104, and if not, the process proceeds to step 106. Then, in step 104, the point having the shortest distance from the end point 12 is set to pn, and the process proceeds to step 105 to move to the point pn.
Proceed to step 108.
【００２８】なお、ある点から周囲の点へは単軸動作命
令一回で移動できる。また、ステップ１０６において終
点１２との距離が最遠の点をｐｆとしステップ１０７へ
進んで点ｐｆへ移動し、ステップ１０８へ進む。そし
て、ステップ１０８において終点１２に到達していなけ
ればステップ１０１へ戻る。It should be noted that a single axis operation command can be moved from a certain point to surrounding points at one time. Further, in step 106, the point farthest from the end point 12 is set to pf, and the process proceeds to step 107, moves to the point pf, and proceeds to step 108. If the end point 12 has not been reached in step 108, the process returns to step 101.
【００２９】以上説明したフローチャートによって辿っ
た経路の例を図６に示す。なお、前述のステップ１０４
又はステップ１０６において、最短の点ｐｎ又は最遠の
点ｐｆが複数存在した場合は、例えば第一アーム３の関
節角θ１が大きい方を選ぶなどと決めておく。FIG. 6 shows an example of a route followed by the flowchart described above. Note that the above-described step 104
Alternatively, in step 106, when there are a plurality of shortest points pn or farthest points pf, it is determined that, for example, the one having the larger joint angle θ1 of the first arm 3 is selected.
【００３０】以上説明したように、ロボットコントロー
ラ１７の命令をそのまま用いて制御してマニピュレータ
は障害物１０と干渉せずに動作する。したがって、詳細
な説明を省略するが図４〜図７の実施の形態においても
図１〜図３の実施の形態と同様な作用が得られる。な
お、現在の点ｐの周囲の点は、図７に示すように座標軸
方向以外のものを含めて候補としてあげることができ
る。このときは、ある点から周囲の点へは単軸動作命令
又は関節補間命令一回により移動することができる。As described above, the manipulator operates without interfering with the obstacle 10 by controlling using the command of the robot controller 17 as it is. Therefore, although detailed description is omitted, the same operation as the embodiment of FIGS. 1 to 3 can be obtained in the embodiment of FIGS. Note that points around the current point p can be given as candidates including those other than those in the coordinate axis direction as shown in FIG. At this time, it is possible to move from a certain point to surrounding points by a single axis operation command or a joint interpolation command once.
【００３１】[0031]
【発明の効果】この発明は以上説明したように、空間内
の任意の座標に移動可能な把手が装備されて座標の次元
よりも大きい関節の自由度数を有する冗長自由度マニピ
ュレータ、このマニピュレータが動作する空間内に障害
物がある場合に、空間内の任意の始点から任意の終点へ
把手を移動するときに、マニピュレータが障害物と干渉
する状態における関節それぞれの変位を予め離散的に求
め、求められた関節それぞれの変位を避けるように、関
節それぞれの離散的な変位動作間をマニピュレータの関
節補間及び単軸動作のいずれかにより制御するものであ
る。As described above, the present invention provides a redundant degree of freedom manipulator equipped with a handle movable to arbitrary coordinates in space and having a degree of freedom of a joint larger than the dimension of the coordinates, and the manipulator operates. When there is an obstacle in the space to move, when moving the handle from any start point in the space to any end point, the displacement of each joint in a state where the manipulator interferes with the obstacle is discretely obtained in advance and obtained. In order to avoid the displacement of each of the specified joints, the discrete displacement operation of each of the joints is controlled by either the joint interpolation of the manipulator or the single-axis operation.
【００３２】これによって、ロボットコントローラの命
令をそのまま用いて経路生成部を介して制御し、マニピ
ュレータが動作する空間内に障害物がある場合に、空間
内の任意の始点から任意の終点へ把手を移動するとき
に、マニピュレータが障害物と干渉する状態における関
節それぞれの変位を予め離散的に求め、求められた関節
それぞれの変位が回避される。これによって、マニピュ
レータが障害物と干渉せずに動作する。したがって、周
囲にマニピュレータと干渉する障害物がある環境におい
ても、冗長自由度マニピュレータを使用し、把手の位置
と姿勢に対して各関節の経路を順次設定して、障害物を
回避して正常動作させるようにする効果がある。また、
制御装置がロボットコントローラに経路生成部を加えた
構成であるので、従来の形態のロボットコントローラを
大幅に変更する必要がなく少ない費用で所要の作用を得
る効果がある。In this way, control is performed via the path generator using the command of the robot controller as it is, and when there is an obstacle in the space where the manipulator operates, the handle is moved from an arbitrary start point to an arbitrary end point in the space. When moving, the displacement of each joint in a state where the manipulator interferes with the obstacle is previously discretely obtained, and the calculated displacement of each joint is avoided. This allows the manipulator to operate without interfering with obstacles. Therefore, even in an environment where there is an obstacle that interferes with the manipulator, the redundant manipulator is used and the path of each joint is sequentially set for the position and posture of the handle to avoid obstacles and operate normally. There is an effect to make it. Also,
Since the control device has a configuration in which the path generation unit is added to the robot controller, it is not necessary to largely change the conventional robot controller, and the required operation can be obtained at a small cost.
【００３３】また、この発明は以上説明したように、マ
ニピュレータが動作する空間内に障害物がある場合に、
空間内の任意の始点から任意の終点へ把手を移動すると
きに、マニピュレータが障害物と干渉する状態における
関節それぞれの変位を予め離散的に求め、求められた関
節それぞれの変位と一致しないように、動作の始点から
関節それぞれの離散的な変位動作間を、動作の終点によ
り近い点及びこの近い点がなければ動作の始点からより
遠い点のいずれかへ変位する制御を行うものである。As described above, according to the present invention, when there is an obstacle in the space where the manipulator operates,
When moving the handle from any start point to any end point in space, the displacement of each joint in a state where the manipulator interferes with an obstacle is discretely obtained in advance, and it is determined that the displacement does not match the calculated displacement of each joint. The control is performed to displace between the discrete displacement motion of each joint from the start point of the motion to a point closer to the end point of the motion or to a point farther from the start point of the motion if there is no close point.
【００３４】これによって、ロボットコントローラの命
令をそのまま用いて経路生成部を介して制御し、マニピ
ュレータが障害物と干渉する状態における関節それぞれ
の変位を予め離散的に求め、求められた関節それぞれの
変位と一致しないように、動作の始点から関節それぞれ
の離散的な変位動作間を、動作の終点により近い点及び
この近い点がなければ動作の始点からより遠い点のいず
れかへ変位する。これによって、マニピュレータが障害
物と干渉せずに動作する。したがって、周囲にマニピュ
レータと干渉する障害物がある環境においても、冗長自
由度マニピュレータを使用し、把手の位置と姿勢に対し
て各関節の経路を順次設定して、障害物を回避して正常
動作させるようにする効果がある。また、制御装置がロ
ボットコントローラに経路生成部を加えた構成である。
このため、従来の形態のロボットコントローラを大幅に
変更する必要がなく少ない費用で所要の作用を得る効果
がある。In this way, the control is performed via the path generator using the command of the robot controller as it is, and the displacement of each joint in a state where the manipulator interferes with the obstacle is discretely obtained in advance, and the obtained displacement of each joint is obtained. In order not to coincide with the above, between the discrete displacement motion of each joint from the motion start point, the joint is displaced to one of a point closer to the end point of the motion and a point farther from the start point of the motion if there is no close point. This allows the manipulator to operate without interfering with obstacles. Therefore, even in an environment where there is an obstacle that interferes with the manipulator, the redundant manipulator is used and the path of each joint is sequentially set for the position and posture of the handle to avoid obstacles and operate normally. There is an effect to make it. Further, the control device has a configuration in which a route generation unit is added to the robot controller.
Therefore, there is no need to significantly change the conventional robot controller, and the required operation can be obtained at a low cost.
【図１】 この発明の実施の形態１を示す図で、マニピ
ュレータ装置の構成を概念的に示す平面図。FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention, and is a plan view conceptually showing a configuration of a manipulator device.
【図２】 図１のマニピュレータと障害物の状況を示す
平面図。FIG. 2 is a plan view showing the state of the manipulator and obstacles in FIG. 1;
【図３】 図１のマニピュレータのアームの動作を説明
する図。FIG. 3 is a view for explaining the operation of the arm of the manipulator of FIG. 1;
【図４】 この発明の実施の形態２を示す図で、マニピ
ュレータの制御装置の動作を説明するフローチャート。FIG. 4 is a view showing the second embodiment of the present invention, and is a flowchart for explaining the operation of the control device of the manipulator;
【図５】 図４に対応したマニピュレータの制御装置の
経路生成部における現在の点の周囲の点を説明する図。FIG. 5 is a view for explaining points around a current point in a path generation unit of the control device of the manipulator corresponding to FIG. 4;
【図６】 図４のフローチャートにより辿った経路の例
を説明する図。FIG. 6 is an exemplary view for explaining an example of a route followed by the flowchart of FIG. 4;
【図７】 図４に対応したマニピュレータの制御装置の
経路生成部における現在の点の他の周囲の点を説明する
図。FIG. 7 is a view for explaining other surrounding points of the current point in the path generation unit of the control device of the manipulator corresponding to FIG. 4;
【図８】 従来のマニピュレータの制御装置を説明する
図で、マニピュレータの正面図。FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional manipulator control device, and is a front view of the manipulator.
【図９】 図８のマニピュレータの平面図。FIG. 9 is a plan view of the manipulator of FIG. 8;
【図１０】 十自由度のマニピュレータの概念図。FIG. 10 is a conceptual diagram of a manipulator having ten degrees of freedom.
【図１１】 図８のマニピュレータと障害物の状況を示
す平面図。FIG. 11 is a plan view showing the state of the manipulator and obstacles in FIG. 8;
【図１２】 冗長自由度マニピュレータと障害物の状況
を示す平面図。FIG. 12 is a plan view showing the state of manipulators and obstacles with a degree of freedom;
２ 第一関節、４ 第二関節、６ 第三関節、１０ 障
害物、１１ 始点、１２ 終点、ｐｎ 近い点、ｐｆ
遠い点。2 First joint, 4 Second joint, 6 Third joint, 10 Obstacle, 11 Start point, 12 End point, Point near pn, pf
A distant point.
Claims (2)
装備されて上記座標の次元よりも大きい関節の自由度数
を有する冗長自由度マニピュレータ、このマニピュレー
タが動作する空間内に障害物がある場合に、上記空間内
の任意の始点から任意の終点へ上記把手を移動するとき
に、上記マニピュレータが上記障害物と干渉する状態に
おける上記関節それぞれの変位を予め離散的に求め、求
められた上記関節それぞれの変位を避けるように、上記
関節それぞれの離散的な変位動作間を上記マニピュレー
タの関節補間及び単軸動作のいずれかにより制御するマ
ニピュレータの制御装置。1. A redundant degree-of-freedom manipulator equipped with a handle movable to arbitrary coordinates in a space and having a degree of freedom of a joint larger than the dimension of the coordinates, and an obstacle in a space in which the manipulator operates. In the case, when moving the handle from an arbitrary start point to an arbitrary end point in the space, the manipulator discretely obtains in advance the displacement of each of the joints in a state of interfering with the obstacle, A manipulator control device for controlling the displacement between the discrete joints of each of the joints by one of joint interpolation and single-axis operation of the manipulator so as to avoid displacement of each joint.
物がある場合に、上記空間内の任意の始点から任意の終
点へ上記把手を移動するときに、上記マニピュレータが
上記障害物と干渉する状態における上記関節それぞれの
変位を予め離散的に求め、求められた上記関節それぞれ
の変位と一致しないように、上記動作の始点から上記関
節それぞれの離散的な変位動作間を、上記動作の終点に
より近い点及びこの近い点がなければ上記動作の始点か
らより遠い点のいずれかへ変位する制御を行うことを特
徴とする請求項１記載のマニピュレータの制御装置。2. When there is an obstacle in a space where the manipulator works, and when the handle is moved from an arbitrary start point to an arbitrary end point in the space, the manipulator interferes with the obstacle. Displacement of each of the joints is discretely obtained in advance, and a point closer to the end point of the operation between the discrete displacement operation of each of the joints from the start point of the operation so as not to coincide with the obtained displacement of the joint. 2. The control device for a manipulator according to claim 1, wherein if there is no near point, control is performed to displace to a point farther from a start point of the operation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14146098A JPH11333780A (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Control device of manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14146098A JPH11333780A (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Control device of manipulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11333780A true JPH11333780A (en) | 1999-12-07 |
Family
ID=15292411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14146098A Pending JPH11333780A (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Control device of manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11333780A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002210684A (en) * | 2000-11-14 | 2002-07-30 | Daihen Corp | Transfer robot |
| JP2011131326A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Ihi Aerospace Co Ltd | Method for avoiding interference of robot arm |
| JP2019042875A (en) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | キヤノン株式会社 | Method and device for controlling articulated robot |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14146098A patent/JPH11333780A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002210684A (en) * | 2000-11-14 | 2002-07-30 | Daihen Corp | Transfer robot |
| JP4558981B2 (en) * | 2000-11-14 | 2010-10-06 | 株式会社ダイヘン | Transfer robot |
| JP2011131326A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Ihi Aerospace Co Ltd | Method for avoiding interference of robot arm |
| JP2019042875A (en) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | キヤノン株式会社 | Method and device for controlling articulated robot |
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