JPH02145286A - ロボットアームの動作シミュレーター装置 - 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、原子力ロボット産業用ロボット等多自由度の
ロボットの設計時に用いられるロボットアームの動作シ
ミュレーター装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のロボットアームの動作シミュレーター装置におい
ては、第２図系統図に示すように、ロボットアーム４の
各関節角は、ロボットアーム４の先端の位置と姿勢を入
力する目標位置姿勢入力装置７に入力されたデータの出
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演算装置２により演
算して求められ、この座標変換演算装置２の出力信号は
、ロボットアーム４の制御装置３に人力され、ロボット
アーム４の各関節角の変位及び速度と比較演算されてロ
ボットアーム４の駆動信号となる。そこでロボットアー
ム４の各関節は制御装置３より出力された駆動信号に追
従して動き、動作シミュレーションが行われる。

このようにして、目標位置姿勢入力装置７により入力さ
れたロボットアーム４先端の位置データ及び姿勢データ
と、ロボットアーム４の現在の関節角信号とに基づいて
、予め構成された座標変換演算装置２により、ロボット
アーム４の次の時点の関節角が演算され、ロボットアー
ム４の先端の位置と姿勢は、時々刻々目標位置姿勢入力
装置７により与えられた指令通りの動作を行うことにな
る。

しかしながら、このようなロボットアームの動作シミュ
レーター装置においては、次のような諸点において汎用
性がなく、不具合である。

（１）　　座標変換演算装置２が固定式のため、異種構
造９機構のロボットアーム４に変更しようとする場合や
、異なる環境条件の中で障害物を回避させて動作させよ
うとする場合には、その都度座標変換演算装置２の構成
を変更しなければならない。

（２）　　ロボットの周囲に障害物がある場合に、この
障害物にロボットアーム４部が衝突することなしに動作
させる場合には非常に不便である。

（３）　　ロボットアーム４先端の位置と姿勢を変更す
る場合にも、最終的な目標位置姿勢を与えるだけでなく
、それに至る軌道（位置と姿勢）を与える必要があり不
便である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、
異種のロボットアームに対してもその構造９機構データ
を入力するだけでシミュレーション可能となるとともに
、ロボットの周囲の障害物を設定し、ロボットアーム先
端の目標位置姿勢を与えるだけで、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及びロボットア
ーム部共に障害物に衝突することなく移動する動作軌道
を演算できるロボットアームの動作シミュレーター装置
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〕

そのために本発明は、機構入力装置のデータからロボッ
トの構造と機構とを演算する機構演算装置と、上記機構
演算装置からのデータと目標位置姿勢入力装置からのデ
ータと更にＣＡＤ装置により表示された環境データより
得られる障害物抽出データとからロボットアーム先端の
ｉ道を演算する軌道演算装置と、上記軌道演算装置デー
タに基づきロボットアームの関節角を演算する座標変換
演算装置と、上記座標変換演算装置の出力に基づきロボ
ットアームの駆動信号を発する制御装置とを具えたこと
を特徴とする。

〔作用〕

本発明ロボットアームの動作シミュレーター装置におい
ては、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を機構入力装置に入力し
、その入力装置からの出力信号を機構演算装置で演算し
て座標変換演算装置に出力する。同座標変換演算装置に
は、上記入力信号の他、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
の関節角信号及び障害物入力装置の出力信号が入力され
、これらの信号に基づいて次の時点の関節角を演算する
。この演算結果を制御装置に送り、制御装置はロボット
アームの各関節角変位と速度を合わせて演算処理し、ロ
ボットアームの、駆動信号をロボットアームの駆動部に
送る。

〔実施例〕

本発明ロボットアームの動作シミュレーター装置の一実
施例を第１図系統図について説明する。

第１図において、機構入力装置５により入力されたロボ
ットの機構及び構造のデータ信号を機構演算装置６によ
り演算して＋＆道演算装置ｌへ送るとともに、目標位置
姿勢入力装置７に入力されたデータ信号を軌道演算装置
ｌへ送り、更にＣＡＤ装置８により表わされた環境デー
タから障害物抽出装置９により抽出されたロボット周囲
の障害物の形状と位置データ信号を、障害物入力装置１
０から軌道演算袋Ｗ１へ送り、軌道演算装置１において
上記３デ一タ信号に基づき、ロボットアーム４先端の軌
道を演算し、この演算結果とロボットアーム４の現在の
各関節角の信号に基づいて、座標変換演算装置２により
ロボットアーム４の次の各関節角を演算する。

更に回避範囲演算装置１１は、障害物入力装置１０の出
力データと、座標変換演算装置２を経由して目標位置姿
勢入力装置７より入力したデータと、更に機構演算装置
６の出力データとから、ロボットアーム４の障害物回避
可能範囲を演算し、演算結果を表示装置■２に送るとと
もに、再び座標変換演算装置２に返送する。

座標変換演算装置２の出力信号は、ロボットアーム４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
位及び速度と合わせて演算され、ロボットアーム４の駆
動信号となる。ロボ７）アーム４はこの駆動信号に追従
して動作する。

かくして本発明装置によれば、ロボットの構造と機構が
変更された異種のロボットに対しても、その構造と機構
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データと、更にＣＡ
Ｄ装置により表示された環境データよりロボット周囲の
障害物を抽出して得られたロボット障害物データとから
、ロボットアーム先端の軌道を演算し、その軌道に沿っ
てロボットアームを障害物に衝突させることなく動作さ
せることが可能となり、汎用ロボットアームのシミュレ
ーターとして、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。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、機構入力装置のデータからロ
ボットの構造と機構とを演算する機構演算装置と、上記
機構演算装置からのデータと目標位置姿勢入力装置から
のデータと更にＣＡＤ装置により表示された環境データ
より得られる障害物抽出データとからロボットアーム先
端の軌道を演算する軌道演算装置と、上記軌道演算装置
データに基づきロボットアームの関節角を演算する座標
変換演算装置と、上記座標変換演算装置の出力に基づき
ロボットアームの駆動信号を発する制御装置とを具えた
ことにより、異種のロボットアームに対してもその構造
２機構データを入力するだけでシミュレーション可能と
なるとともに、ロボットの周囲の障害物を設定し、ロボ
ットアーム先端の目標位置姿勢を与えるだけで、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及
びロボットアーム部共に障害物に衝突することなく移動
する動作軌道を演算できるロボットアームの動作シミュ
レーター装置を得るから、本発明は産業上極めて有益な
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ロボットアームの動作シミュレーター装
置の一実施例の系統図である。 第２図は従来のロボットアームの動作シミニレ−ター装
置の系統図である。 １・・・軌道演算装置、・・・座標変換演算装置、３・
・・制御装置、４・・・ロボットアーム、５・・・機構
入力装置、６・・・機構演算装置、７・・・目標位置姿
勢入力装置、８・・・ＣＡＤ装置、９・・・障害物抽出
装置１．１０・・・障害物入力装置、１１・・・回避範
囲演算装置、１２・・・表示装置。 代理人　弁理士　塚　本　正　文

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機構入力装置のデータからロボットの構造 と機構とを演算する機構演算装置と、上記機構演算装置
   からのデータと目標位置姿勢入力装置からのデータと更
   にＣＡＤ装置により表示された環境データより得られる
   障害物抽出データとからロボットアーム先端の軌道を演
   算する軌道演算装置と、上記軌道演算装置データに基づ
   きロボットアームの関節角を演算する座標変換演算装置
   と、上記座標変換演算装置の出力に基づきロボットアー
   ムの駆動信号を発する制御装置とを具えたことを特徴と
   するロボットアームの動作シミュレーター装置。