JPH11347983A - マニプレータの動作制限装置 - Google Patents
マニプレータの動作制限装置Info
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- JPH11347983A JPH11347983A JP16327098A JP16327098A JPH11347983A JP H11347983 A JPH11347983 A JP H11347983A JP 16327098 A JP16327098 A JP 16327098A JP 16327098 A JP16327098 A JP 16327098A JP H11347983 A JPH11347983 A JP H11347983A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周辺機器への干渉を防止したマニプレータの
動作制限装置を提供する。 【解決手段】 アーム先端の座標値に対して制限領域Ｌ
m を設定し、この制限領域Ｌm との距離Ｌに基づき速度
を制限すると共に、制限領域Ｌm に沿い更に仮想制限領
域Ｌmiを設定したものである。
動作制限装置を提供する。 【解決手段】 アーム先端の座標値に対して制限領域Ｌ
m を設定し、この制限領域Ｌm との距離Ｌに基づき速度
を制限すると共に、制限領域Ｌm に沿い更に仮想制限領
域Ｌmiを設定したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマスタ・ス
レーブマニプレータにおいて、スレーブアームの動作範
囲を制限する装置に関する。
レーブマニプレータにおいて、スレーブアームの動作範
囲を制限する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業用ロボット、例えばマスタ・スレー
ブマニプレータにおいては、現在、スレーブアームと周
辺機器との干渉を防止するために、スレーブアームの各
軸の動作範囲を制限している。
ブマニプレータにおいては、現在、スレーブアームと周
辺機器との干渉を防止するために、スレーブアームの各
軸の動作範囲を制限している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示すようにスレーブアーム１の各軸の動作を制限した
だけでは、アームの動作空間内に周辺機器２があるとき
干渉を生じ、換言すれば各軸の動作を制限してもハンド
先端位置を制限したことにはならない。
に示すようにスレーブアーム１の各軸の動作を制限した
だけでは、アームの動作空間内に周辺機器２があるとき
干渉を生じ、換言すれば各軸の動作を制限してもハンド
先端位置を制限したことにはならない。
【０００４】本発明は、上述の問題に鑑み、周辺機器へ
の干渉を防止したマニプレータの動作制限装置の提供を
目的とする。
の干渉を防止したマニプレータの動作制限装置の提供を
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を有する。 （１）アーム先端の座標値に対して制限領域を設定し、
この制限領域と上記アーム先端との距離を求め、この距
離により移動速度を制限するようにしたことを特徴とす
る。 （２）上記（１）において、制限領域上もしくは制限領
域を越えた状態にて、設定した制限領域に対して更に仮
想制限領域を求めて、これを新たな制限領域としたこと
を特徴とする。
発明は、次の発明特定事項を有する。 （１）アーム先端の座標値に対して制限領域を設定し、
この制限領域と上記アーム先端との距離を求め、この距
離により移動速度を制限するようにしたことを特徴とす
る。 （２）上記（１）において、制限領域上もしくは制限領
域を越えた状態にて、設定した制限領域に対して更に仮
想制限領域を求めて、これを新たな制限領域としたこと
を特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】ここで、図１〜図９を参照して本
発明の実施の形態の一例を説明する。図１は、マスタ・
スレーブマニプレータにおいて、マスタ指示角度からス
レーブ指示角度までの処理ブロックを示しており、オペ
レータによるマスタアームの操作に基づき、このマスタ
アームの動きに追従するようにスレーブアームが動作す
るものであるが、この場合、マスタアームとスレーブア
ームとは１対１の制御である。したがって、マスタ・ス
レーブ変換器１０では、マスタアームからの指示角度θ
n （ｎ＝１〜５）に対して図２に示す如くスレーブアー
ム１の目標角度θn'（ｎ＝１〜５）への変換は次式
（１）に示すものとなる。 θn'＝θn （ｎ＝１〜５） ・・・・・（１）
発明の実施の形態の一例を説明する。図１は、マスタ・
スレーブマニプレータにおいて、マスタ指示角度からス
レーブ指示角度までの処理ブロックを示しており、オペ
レータによるマスタアームの操作に基づき、このマスタ
アームの動きに追従するようにスレーブアームが動作す
るものであるが、この場合、マスタアームとスレーブア
ームとは１対１の制御である。したがって、マスタ・ス
レーブ変換器１０では、マスタアームからの指示角度θ
n （ｎ＝１〜５）に対して図２に示す如くスレーブアー
ム１の目標角度θn'（ｎ＝１〜５）への変換は次式
（１）に示すものとなる。 θn'＝θn （ｎ＝１〜５） ・・・・・（１）
【０００７】ついで、順変換器１１では、設定されたス
レーブアーム１の目標角度θn'に対してスレーブアーム
１の先端座標Ｐs を算出する。すなわち、図３に示す
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標にあってスレーブアーム先端座標基準位
置に対する先端座標（Ｘs ，Ｙs ，Ｚs ）を算出する。
レーブアーム１の目標角度θn'に対してスレーブアーム
１の先端座標Ｐs を算出する。すなわち、図３に示す
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標にあってスレーブアーム先端座標基準位
置に対する先端座標（Ｘs ，Ｙs ，Ｚs ）を算出する。
【０００８】制限領域処理回路１２では、順変換器１１
にて求めたスレーブアーム１の先端座標Ｐs に対して、
図４に示すような制限領域Ｌm を設けることによって補
正し、この補正後のスレーブアーム１の先端座標Ｐs'を
求めるものである。つまり、スレーブアーム１の先端座
標Ｐs が設定した制限領域を越える場合には、その先端
座標Ｐs を制限領域上に補正するものである。
にて求めたスレーブアーム１の先端座標Ｐs に対して、
図４に示すような制限領域Ｌm を設けることによって補
正し、この補正後のスレーブアーム１の先端座標Ｐs'を
求めるものである。つまり、スレーブアーム１の先端座
標Ｐs が設定した制限領域を越える場合には、その先端
座標Ｐs を制限領域上に補正するものである。
【０００９】逆変換器１３では、制限領域処理を行なっ
たスレーブアーム先端座標Ｐs'からスレーブアーム１の
目標角度θn"を求め、順変換器１１と逆の処理を行な
い、ついでソフトリミット処理回路１４にてスレーブア
ーム１の指示角度θn を求めている。この結果、マスタ
アームからの指示角度θn に対して制限領域処理を施し
たスレーブアーム指示角度θn が得られることになる。
たスレーブアーム先端座標Ｐs'からスレーブアーム１の
目標角度θn"を求め、順変換器１１と逆の処理を行な
い、ついでソフトリミット処理回路１４にてスレーブア
ーム１の指示角度θn を求めている。この結果、マスタ
アームからの指示角度θn に対して制限領域処理を施し
たスレーブアーム指示角度θn が得られることになる。
【００１０】図１では、制限領域処理回路１２によって
スレーブアーム先端座標Ｐs を補正する処理を行なって
いるのであるが、本発明では更にハンドのオーバシュー
トをも防止するものである。すなわち、図５に示すよう
に例えばＸ方向とＺ方向について制限領域Ｌm での領域
Ａ，Ｂを設定したとき、この領域は次式（２）にて表現
できる。 ＡＸ＋ＢＺ＋Ｃ＝０ ・・・・・（２） この場合、Ｙ方向の座標値は、制限領域がなくその座標
値は任意となっている。こうして、図１に示す制限領域
処理回路１２にて制限領域が定まることになるが、実際
上ハンドが高速にて動作中では領域を越えた状態で停止
することが生じ、オーバシュートが生じてしまう。
スレーブアーム先端座標Ｐs を補正する処理を行なって
いるのであるが、本発明では更にハンドのオーバシュー
トをも防止するものである。すなわち、図５に示すよう
に例えばＸ方向とＺ方向について制限領域Ｌm での領域
Ａ，Ｂを設定したとき、この領域は次式（２）にて表現
できる。 ＡＸ＋ＢＺ＋Ｃ＝０ ・・・・・（２） この場合、Ｙ方向の座標値は、制限領域がなくその座標
値は任意となっている。こうして、図１に示す制限領域
処理回路１２にて制限領域が定まることになるが、実際
上ハンドが高速にて動作中では領域を越えた状態で停止
することが生じ、オーバシュートが生じてしまう。
【００１１】このため、スレーブアームの各軸角度から
アーム先端の座標を演算し、この座標値を用いてハンド
先端位置を演算し、図６に示すようにこのハンド位置と
設定した制限領域Ｌm との距離Ｌを求め、距離Ｌがある
境界値ＬB 以下に達した時点で速度Ｖの成分Ｖa ，Ｖb
のうち制限領域に垂直な方向の速度Ｖa に着目する。そ
して、図７に示す制限領域Ｌm からの距離Ｌと接近速度
Ｖa'との関係から速度Ｖa'を補正して図８に示すように
現在位置Ｐ0 より動作指令位置Ｐ1 を修正して補正後の
動作指令位置Ｐ1'にて動作するようにしている。つま
り、ハンドが境界値ＬB を過ぎた状態では減速をするこ
とによりオーバシュートを防止するものである。
アーム先端の座標を演算し、この座標値を用いてハンド
先端位置を演算し、図６に示すようにこのハンド位置と
設定した制限領域Ｌm との距離Ｌを求め、距離Ｌがある
境界値ＬB 以下に達した時点で速度Ｖの成分Ｖa ，Ｖb
のうち制限領域に垂直な方向の速度Ｖa に着目する。そ
して、図７に示す制限領域Ｌm からの距離Ｌと接近速度
Ｖa'との関係から速度Ｖa'を補正して図８に示すように
現在位置Ｐ0 より動作指令位置Ｐ1 を修正して補正後の
動作指令位置Ｐ1'にて動作するようにしている。つま
り、ハンドが境界値ＬB を過ぎた状態では減速をするこ
とによりオーバシュートを防止するものである。
【００１２】更に、本発明では、ハンドが制限領域上に
あったり、又は制限領域を越えてしまった場合の動作と
して、図９に示すように更に制限領域Ｌm と平行に仮想
制限領域Ｌmiを設定して、これを新たな制限領域として
いる。つまり、図５に対応させた場合を考えると、図９
に示すように次式による仮想制限領域Ｌmiを設ける。 Ａ'Ｘ＋Ｂ'Ｚ＋Ｃ＝０ ・・・・・（３） そして、オペレータの操作によるマスタアームによる目
標点Ｐ2 へ点Ｐ0 から移動しようとする場合、つまり点
Ｐ0 は制限領域Ｌm を越えており、新たな仮想制限領域
Ｌmiを越えて点Ｐ2 へ移動しようとする場合、点Ｐ2 の
写像点である点Ｐ2'を目標点として移動させるようにし
ている。このようにして、仮想制限領域Ｌmiへのハンド
の侵入を防止する。オペレータの操作によって元の制限
領域Ｌm へ戻る位置を目標にした場合には、そのままも
とに移動することになるが、この場合、仮想制限領域も
平行移動する。
あったり、又は制限領域を越えてしまった場合の動作と
して、図９に示すように更に制限領域Ｌm と平行に仮想
制限領域Ｌmiを設定して、これを新たな制限領域として
いる。つまり、図５に対応させた場合を考えると、図９
に示すように次式による仮想制限領域Ｌmiを設ける。 Ａ'Ｘ＋Ｂ'Ｚ＋Ｃ＝０ ・・・・・（３） そして、オペレータの操作によるマスタアームによる目
標点Ｐ2 へ点Ｐ0 から移動しようとする場合、つまり点
Ｐ0 は制限領域Ｌm を越えており、新たな仮想制限領域
Ｌmiを越えて点Ｐ2 へ移動しようとする場合、点Ｐ2 の
写像点である点Ｐ2'を目標点として移動させるようにし
ている。このようにして、仮想制限領域Ｌmiへのハンド
の侵入を防止する。オペレータの操作によって元の制限
領域Ｌm へ戻る位置を目標にした場合には、そのままも
とに移動することになるが、この場合、仮想制限領域も
平行移動する。
【００１３】ハンド先端が制限領域を越えた場合、目標
位置を常に制限領域上にするという処理あるいは動作を
停止して異常を出力するという処理が考えられるが、前
者は制限領域を大きく越えたとき制限領域上の戻りが速
い動作となって危険であり、また後者は異常復帰操作が
必要で作業が中断し使い勝手が悪くなる。このため、仮
想制限領域Ｌmiを設けることで、ハンド先端を常に制限
領域Ｌmを越えないようにするが、越えた場合、この仮
想制限領域Ｌmiを制限領域として作業を続行し得るもの
である。
位置を常に制限領域上にするという処理あるいは動作を
停止して異常を出力するという処理が考えられるが、前
者は制限領域を大きく越えたとき制限領域上の戻りが速
い動作となって危険であり、また後者は異常復帰操作が
必要で作業が中断し使い勝手が悪くなる。このため、仮
想制限領域Ｌmiを設けることで、ハンド先端を常に制限
領域Ｌmを越えないようにするが、越えた場合、この仮
想制限領域Ｌmiを制限領域として作業を続行し得るもの
である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
限領域の設定による補正、減速、仮想制限領域の設定に
より、ハンド先端の周辺機器への干渉を防止することが
でき、また高速移動をさせても減速によりオーバシュー
トがなく、更に制限領域の侵入があっても作業を続行す
ることができ、制限領域を加工面とすることによりグラ
インド作業も可能となる。
限領域の設定による補正、減速、仮想制限領域の設定に
より、ハンド先端の周辺機器への干渉を防止することが
でき、また高速移動をさせても減速によりオーバシュー
トがなく、更に制限領域の侵入があっても作業を続行す
ることができ、制限領域を加工面とすることによりグラ
インド作業も可能となる。
【図１】本発明の実施の形態の一例の処理ブロック図。
【図２】スレーブアーム各軸の目標角度の説明図。
【図３】スレーブアーム先端座標基準位置の説明図。
【図４】制限領域と補正後のスレーブアーム先端位置の
説明図。
説明図。
【図５】制限領域設定説明図。
【図６】ハンド先端と制限領域までの距離に係る説明
図。
図。
【図７】距離と速度との関係図。
【図８】動作指令位置の説明図。
【図９】仮想制限領域の説明図。
【図１０】干渉状態を示す説明図。
１ スレーブアーム １２ 制限領域処理回路 Ａ，Ｂ，Ｌm 制限領域 Ｌ 距離 Ｖ，Ｖa ，Ｖa'，Ｖb 速度（速度成分） ＬB 境界値 Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ1'，Ｐ2 ，Ｐ2'位置
Claims (2)
- 【請求項１】 アーム先端の座標値に対して制限領域を
設定し、 この制限領域と上記アーム先端との距離を求め、 この距離により移動速度を制限するようにしたマニプレ
ータの動作制限装置。 - 【請求項２】 制限領域上もしくは制限領域を越えた状
態にて、設定した制限領域に対して更に仮想制限領域を
求めて、これを新たな制限領域とした請求項１記載のマ
ニプレータの動作制限装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16327098A JPH11347983A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | マニプレータの動作制限装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16327098A JPH11347983A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | マニプレータの動作制限装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11347983A true JPH11347983A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=15770627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16327098A Pending JPH11347983A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | マニプレータの動作制限装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11347983A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPWO2021064809A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 |
-
1998
- 1998-06-11 JP JP16327098A patent/JPH11347983A/ja active Pending
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