JPH01292502A - ロボットアームの動作シミュレート装置 - 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、ロボットのマニピュレータアームに適用され
るロボットアームの動作シミュレート装置に関する。

［従来の技術］ 従来のロボットアームの動作シミュレート装置の構成を
第２図に示す。同図において、ロボットアームの各関節
角は、入力装置１により入力されたロボットアーム先端
の位置および姿勢に関するデータの出力信号と、ロボッ
トアーム４の現在の各関節角信号とに基づいて、予め構
成された座標変換装置２により演算して求められる。演
算装置２の出力信号は、ロボットアームの制御装置３に
入力され、ロボットアーム４の各関節角の変位および速
度と比較演算され、ロボットアームの駆動信号となる。

ロボットアーム４は、この駆動信号に追従して各関節角
を制御する如く動作する。このようにしてロボットアー
ム４の先端の位置と姿勢は、位置・姿勢入力装置１によ
り与えられた指令通りに動作を時々刻々行なうことにな
る。

第２図に示す装−においては、位置・姿勢入力装置１に
より入力されたロボットアーム４の先端の位置データお
よび姿勢データとロボットアーム４の現在の関節信号に
基づいて予め構成された座標演算装置２により、ロボッ
トアームの次の時点の関節角を演算することになる。従
来の演算装置２は、固定式のものであるため、ロボット
アーム４の構成が変更されると、それに伴って前記演算
装置２の構成もその都度変更する必要があり、汎用的に
用いるには不便である上、６自由度を越えるロボットの
場合には甚だ繁雑となる。特に異種のロボットアームを
、異なる環境条件下で、各種対象物を操作しようとする
場合において、迅速に対応することが難しいという欠点
があった。

［発明が解決しようとする課題］ このように従来のロボットアームの動作シミュレート装
置にあっては、汎用性がなく、異種構造、機構のロボッ
トアームに変更しようとする場合や、異なる環境条件の
中で異なる操作対象物を取扱う場合には、その都度座標
変換演算装置の構成を変更する必要が生じたり、工具を
把持したときに、目標軌道の再入力が必要となる。また
、操作対象物を操作する場合、対象物中心のハンドリン
グができず不便であるという問題点があった。

そこで本発明は、異種のロボットアームに対しても、そ
の構造・機構データを入力するだけで、計算機上でシミ
ュレートすることが可能となり、１慕を利用した作業や
、対象物中心の操作の動作を記述するだけで、ロボット
アームの全関節角を演算して、ロボットアーム先端なら
びにロボットアームに把持された工具先端が、操作対象
物の所定の位置を初期の目標軌道に沿って動作しうるよ
うな動作軌道を演算し、その演算結果を表示させ、ロボ
ットとその操作対象物の状況をシミュレーションできる
ロボットアームの動作シミュレート装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決し目的を達成するために次のよ
うな手段を講じた。すなわちロボットアームの目標位置
データと姿勢データを与えてアームの各関節角を演算す
る座標変換演算装置と当該演算装置の演算結果に基づ゛
きロボットアームを駆動する手段とを備えたシミュレー
ト装置において、ロボットの構造データおよび機構デー
タが入力される入力装置と、当該入力装置から与えられ
る各データに基づいて演算する機構演算装置と、ロボッ
トが用いる工具諸元およびロボットが操作するｉ象物の
入力装置からの入力情報を基にロボ・ソトアームを先端
部の機構演算結果を修正する機能を具備し、それらの状
況を表示できる装置を上記座標演算装置に連結し、任意
の環境におかれた任意の関節配置を持つロボットアーム
の動作をシミュレートするようにした。

［作用コ 上記手段を講じたことにより次のような作用を呈する。

すなわち、ロボットアームの変更時に、新たなロボット
アームの構造と機構に関するデータとが別途の入力装置
により入力され、この入力装置で入力された信号は機構
演算装置で演算変換され軌道演算装置による演算をなさ
れたのち、座標変換装置に入力する。当該座標変換演算
装置には、前記入力信号の他、ロボットアームの目標位
置と姿勢に関する入力信号と、現時点におけるロボット
アームの関節角信号とが入力され、これらの信号に基づ
いて次の時点の関節角゛が演算される。

この演算結果を制御装置に送出され、抽御装置において
ロボットアームの各関節角変位と速度とが併せて演算さ
れ、ロボットアームの駆動信号がロボットアームの駆動
部に送られる。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示す図である。ロボットア
ーム４の先端の目標位置と姿勢に関するデータ信号は目
標位置姿勢入力装置１１によって入力される。ロボット
の機構および構造の各データは機構入力装置１２によっ
て入力される。ロボットアーム４が把持する工具の形状
１重心などの諸元は工具諸元入力装置１３によって入力
される。

ロボットアーム４が操作（持ち運び等のハンドリング操
作）する操作対象物の形状等の諸元は操作対象物諸元入
力装置１４によって入力される。上記入力装置１２〜１
４によって入力された各データ信号は機構演算装置１５
において演算変換される。この演算変換された信号と、
前記入力装置１１からの信号に基づいて、ロボットアー
ム先端の軌道を軌道演算装置１６により演算される。こ
の演算結果と、ロボットアームの現在の各関節角の信号
Ｘとに基づいて、座標変換演算装置２によりロボットア
ーム４の次の各関節角が演算される。

上記、演算装置２の出力信号Ｓは、ロボットアームの制
御装置３に入力され、ロボットアーム４の各関節角変位
および速度とが合せて演算され、ロボットアーム４の駆
動信号となる。

ロボットアーム４は、各関節角を制御装置３から入力さ
れた駆動信号に追従して動作する。動作結果は、表示装
置１７により表示される。

ロボットアーム４の先端が工具を把持し、その工具を用
いて作業する場合の目標軌道は、ロボットアーム４の先
端より工具の所定部分に変更して再設定する。例えば工
具としてスパナを用いて、ナツトの締緩を実施する場合
、スパナを握っている腕先の位置よりも、スパナ先端の
ナツトが嵌合される位置の方が重要となるため、上記ナ
ツト嵌合位置に目標軌道を変更して、再設定する必要が
ある。この演算のための信号として、ロボットアーム４
の位置信号Ｘを機構演算装置１５に入力して、この演算
装置１５の演算結果を修正することにより達成される。

更にロボットアーム４が例えば重量の重い物を運搬する
ような場合、操作対象物の形状９重心位置に関する諸元
データを操作対象物入力装置１４より入力し、この入力
データをもとに、ロボットアーム先端の目標軌道を操作
対象物の所定の位置、例えば対象物の重心位置の軌道に
変更して演算する必要がある。この目的のためにも、ロ
ボットアームの４の出力信号Ｘを演算装置１５に戻して
、この演算装置１５の演算結果を修正し、上記変更に対
応する。

本装置によればロボットの構造と機構が変更されても演
算装置２を変更する必要がなく、上記変更に関するデー
タをデータ入力装置５に入力することにより、容易に対
応できると共に、ロボットアームが把持する工具の操作
や、ロボットアームが操作する対象物の情報をロボット
アームの動作に取込んで行うことが可能となる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実
施可能であるのは勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば次に示すような効果を奏する。

（１）異種のロボットに対しても、その構造と機構とを
別の入力装置に入力し、そのデータと更に別途入力のロ
ボットアームの目標位置と姿勢とにより、アーム先端の
軌道を演算し、その軌道に沿ってロボットアーム先端の
動作を可能ならしめることができる。

（２）ロボットアーム先端が工具を把持した場合、アー
ム先端軌道を工具先端軌道に変更して動作させることが
可能となる。、 （３）ロボットアームが操作する対象物の形状等の入力
データを利用して、操作対象物を中心とした動作が可能
となる。

（４）ロボットアームがほかの機能または構造に替わっ
た場合でも、このロボットアームに対してのシミュレー
トを行なえる。

（５）これらの機能を利用して汎用ロボットアームのシ
ミュレータとしてロボットアームの動作を迅速に検討す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。第２図は従来装置の構成を示すブロック図である。 １・・・位置・姿勢入力装置、２・・・座標変換演算装
置、３・・・制御装置、４・・・ロボット・アーム、１
１・・・目標位置姿勢入力装置、１２・・・機構入力装
置、１３・・・工具諸元入力装置、１４・・・操作対象
物諸元入力装置、１５・・・機構演算装置、１６・・・
軌道演算装置、１７・・・表示装置。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ロボットアームの位置データと姿勢データに基づいて
   アームの各関節角を演算する座標変換装置と、この演算
   装置の演算結果に基づきロボットアームを駆動する手段
   とを備えたシミュレータ装置において、ロボットの構造
   データおよび機構データを入力する入力装置と、この入
   力装置から与えられる各データに基づいて所要の演算を
   行なう機構演算装置と、ロボットが用いる工具の諸元を
   入力する諸元入力装置と、この諸元入力装置より入力さ
   れた操作対象物に関するデータおよびロボットアームの
   現在位置情報に基づいて前記機構演算結果を修正してロ
   ボットが操作する工具と操作対象物の操作機構とを演算
   する演算装置と、これらの結果を軌道演算に利用して演
   算する演算装置と、この演算結果を表示する如く前記座
   標変換装置に連結した表示装置とを具備したことを特徴
   とするロボットアームの動作シミュレート装置。