JPH02300902A - ロボットの干渉チェック装置 - 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、画面上で動作シミュレーションされるロボッ
トモデルとワーク（又は環境）との干渉をチェックする
ロボットの干渉チェック装置に関する。

〔従来技術〕

ロボットに動作を教示する場合、実機ロボットを用いて
、ロボットの動作を目で確認しながら教示するティーチ
ング／プレイバック方式が用いられている。しかしなが
ら、この方式ではロボットをワーク形状の変化、あるい
は周囲の環境の変化に応じた動作をさせるには、ワーク
及び環境の再設定の手間がかかる。

なお、上記環境としては、周囲の状況やロボットが複数
台あれば他のロボットの動作状況も含む。

このため、画面上で種々のワーク又は環境を与えて、ロ
ボットモデルの動作シミュレーションをさせて干渉チェ
ックする方式等が考案されている。

即ち、ロボットの移動する空間を包絡体として取り扱っ
たり、あるいはロボット各部の３次元軌跡の関数化を行
なって、ワークまたは環境との３次元領域での干渉チェ
ックを行なう方法がある。

また、上記３次元領域での干渉チェックを簡略化するた
めに、特開昭６１−１２７００７号公報に開示された方
式では、多関節ロボットの各リンク部を線分で近領し、
更にワーク表面を平面で近領し、この線分と平面との最
短距離を求めてロボットとワークの干渉チェックを行な
っている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上述したロボットとワーク（又は環境）との３次元領域
での干渉チェックでは、ロボント側３次元立体モデルと
ワーク（又は環境）側３次元立体モデルとの干渉をチェ
ックするため、複雑な３次元連立方程式を解かねばなら
ず、演算処理が複雑であり、かつムダな計算処理を含ん
でいた。

また、上記特開昭６１−１２７００７号公報の方式でも
ロボットリンクが線分として近（以され゛ているとはい
え、やはり３次元解析が必要であり、且つリンク部の線
分の近似と、ワークの表面の平面の指定の手間がかかり
、演算処理が複雑で、かつムダがあった。

従って、本発明は容易な操作で、且つムダな計算処理を
省き、高速演算処理し得るロボットの干渉チェック装置
を提供することを目的としてなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は画面上で動作シミ
ュレーションされるロボットモデルのアームに一体の特
定の線分とワーク（又は環境）との干渉をチェックする
ロボ・シトの干渉チェンク装置において、上記ワーク（
又は環境）およびロボットモデルの３面図中の上記特定
の線分に直角方向の側面図上で、上記特定の線分とワー
ク（又は環境）の外形線との干渉をチェックする第１干
渉チェック手段と、上記第１干渉チェック手段により干
渉ありと判断された時、上記側面図以外の少なくとも１
面図におけるワーク（又は環境）の外形線と上記特定の
線分との干渉をチェックする第２干渉チェック手段と、
上記第２干渉チェック手段により干渉ありと判断された
時、その姿勢におけるロボットの上記１面図における干
渉候補点の側面図上の座標と、ワーク（又は環境）の上
記１面図における干渉点のワーク（又は環境）位置デー
タ上の座標とを比較して干渉の有無を判断する干渉判断
手段とを具備してなることを特徴とするロボットの干渉
チェック装置として構成さている。

ここに、アームとはロボットの腕およびハンドを含み、
例えば溶接トーチ等も含まれる。

そして、上記干渉とは交差または近接を意味し、かつ安
全範囲としてのある幅を含む。

また、上記干渉候補点とは上記第１干渉チェック手段に
より干渉がチェックされた第１干渉点と、上記第２干渉
チェック手段により干渉がチェックされた第２干渉点と
の対応する位置座標が合成された位置座標の点である。

〔作用〕

このロボットの干渉チェック装置では、画面上で動作シ
ミュレーションされるロボットモデルのアームに一体の
特定の線分がオペレータにより指定される。

上記特定の線分は、ロボットモデルの各アーム毎に独立
して任意に、主として上記アームに直角方向の側面図上
で指定され、上記動作シミュレーシヨンさせた時最も干
渉を発生すると思われる例えば溶接トーチのワークに近
接してゆく側の外形線の線分等が指定される。

そして、前記第１干渉チェック手段により前記ワーク（
又は環境）およびロボットモデルの３面図中の上記アー
ムに直角方向の側面図上で、上記特定の線分とワーク（
又は環境）の外形線との干渉がチェックされる。

上記干渉チェックは線分と線分との交差のチェックであ
るので一次関数で処理され、高速演算処理される。

そして、上記第１干渉チェック手段によって干渉ありと
判断された時、前記第２干渉チェック手段により上記側
面図以外の少なくとも一面図、例えば平面図におけるワ
ーク（又は環境）の外形線と上記特定の線分との交差に
よる干渉がチェックされる。

この干渉チェックも線と線との交差の有無によるチェッ
クであるので、同様に一次関数で処理され、高速演算処
理される。

更に、上記第２干渉チェック手段によって干渉ありと判
断された時、干渉判断手段によりその姿勢におけるロボ
ットの上記１面図（例えば上記平面図）における干渉候
補点の側面図上の座標と、ワーク（又は環境）の上記１
面図（例えば上記平面図）における干渉候補点のワーク
（又は環境）位置データ上の座標とが比較されて干渉の
有無が判断される。

従って、上記特定の線分を指定するだけの容易な操作で
、線分と線分との干渉チェックが高速演算処理されて、
ロボットの干渉チ、７．ツクがなされる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例
につき説明し、本発明の理解に供する。

尚、以下の実施例は、本発明を具体化した一例であって
、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

第１図は本発明の一実施例に係るロボットの干渉チェッ
ク装置のブロック図、第２図は同ロボットの干渉チェッ
ク装置における干渉チェック処理の一例を示すフローチ
ャート、第３図（ａ）、纏）、　（Ｃ）。

（ｄ）は同ロボットの干渉チェック装置を用いであるア
ームとワークとの干渉状態をチェックしているところの
一状態の例を示す斜視図、右側面図、平面図、正面図、
第４図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄ）は同ロボ
ットの干渉チェック装置を用いであるアームとワークと
の干渉状態をチェックしているところの他の状態の例を
示す斜視図、右側面図、平面図、正面図、第５図（ａ）
、（ロ）は同アームと他のワークとの干渉状態をチェッ
クしているところの一例を示す斜視図、右側面図、第６
図（ａ）、（ロ）は同アームと更に他のワークとの干渉
していない状態の例をそれぞれ示す斜視図、第７図（ａ
）は斜視図、右側面図、平面図、正面図を用いて画面に
表示されたワークモデルの一例の説明図、第７図℃）は
斜視図、右側面図、平面図、正面図を用いて画面に表示
されたロボットモデルのシミュレーション動作の説明図
、第７図（ｃ）、　（ｄ）、　（ｅ）、　（ｆ）は斜視
図、右側面図、平面図、正面図を用いて画面に表示され
たワークモデルおよびシミュレーション動作され干渉チ
ェックされているところのロボットモデルの説明図であ
る。

第１図の本発明の一実施例に係るロボットの干渉チェッ
ク装置ｌｌでは、キーボードあるいはマウス等からなる
入力部２によりオペレータが所定操作をすると、あらか
じめ入力部２を介してフロッピーディスク等からなる記
憶部３に記憶されているロボットおよびワーク（又は環
境）のモデルデータが読み出されて、ＣＰＵ等からなる
ロボット　゛の軌道計画部４によりデータ処理され、Ｃ
Ｉｓ　丁等からなる図形表示部５の画面に図形が表示さ
れる。

また、このロボットの干渉チェック装置ｌの入力部２を
介してシミュレーション指示を与えれば、ロボットの軌
道計画部４を介してＣＰＵ等からなる動作シミュレーシ
ョン部６が作動され、記憶部３に記憶されているモデル
データおよび軌道計画データに基づきロボットの動作シ
ミュレーションがなされ、図形表示部５にその動作図形
が表示される。

更に、このとき、ロボットの干渉チェックの指示を入力
部２を介して、このロボットの干渉チェック装置１に与
えれば、ロボットの軌道計画部４を介してＣＰＵ等から
なる干渉チェック部７が作動され、上述した動作シミュ
レーション中のロボットとワーク（又は環境）の干渉チ
ェック処理が後述する干渉チェック処理手順に従ってな
され、干渉があった場合はその時点で、上記シミュレー
ション動作が停止され、図形表示部５の画面上にその干
渉点が例えば矢印で表示される。

第７図（ａ）は、ワークモデルが図形表示部５の画面上
に表示されたところの一例を示しており、第７図（ｂ）
は、ロボットモデルがシミュレーション動作されている
ところの一例を示している。

第７図（Ｃ）は、第７図（ａ）のワークモデルに対しロ
ボットモデルがシミュレーション動作を行なって、上記
干渉チェックがなされ、干渉があった時点で上記シミュ
レーション動作が停止され、画面上に干渉点が矢印×で
表示されたところを示している。

次に、このロボットの干渉チェック装置１における前記
干渉チェ゛ツク処理手順の一例について第２図を参照し
ながらステップＳｌ、Ｓ２の順に説明する。

オペレータが、入力部２により所定操作を行なうと、記
憶部３に記憶されているロボットおよびワーク（又は環
境）のモデルデータや、ロボットの軌道計画データが読
み出され、ロボットの軌道計画部４によりデータ処理さ
れ、図形表示部５に図形が表示される（Ｓｌ）。

第３図（ａ）は、上記ロボットのあるアーム８と、ワー
クＷ１を示す斜視図であり、また１１ｊ　ｌ　′ｌ　（
ｂ）　、　（Ｃ）　。

（ｄ）は３面図であり、上記図形表示部５に表示された
図形の一例を示す。

そして、干渉をチェックしようとする線分（このアーム
８に一体）、例えばこのアーム８の角部の線分ｉＶ、、
を入力部２により指定する（Ｓ２）。

このアーム８の場合は矩形であるので、上記特定の線分
ゼ一よ角部を指定したが、例えばこのアーム８が円筒形
の場合は、このロボットを後述するシミュレーション動
作させたとき最もワークＷＩに近接するであろうと思わ
れる円筒形上の任意の線分を指定する。無論複数の線分
を指定することもでき、その場合、各線分について干渉
をチェックする。

なお、このアーム８が上記以外の任意形状の場合も、全
く同様の要領で指定する。

このとき、この３面図は干渉をチェックしようとする上
記特定の線分１１を基準とし、この線分１１に直角方向
の側面図（第３図（ｂ））と、この線分！！、１を上面
からみた平面図（第３図（Ｃ））と、この線分１．を正
面からみた正面図（第３図（ｄ））とからなる。

以下、３面図は、後述するこのアーム８をシミュレーシ
ョン動作させている間も常に上記特定の線分！、を基準
として与えられる。

そして、入力部２を介してシミュレーション指示を与え
れば、画面上でロボットの動作シミュレーションが開始
され、例えば第３図（ａ）の状態からアーム８（線分Ｘ
＋）の移動が開始される（Ｓ３）。

更に、このとき、ロボットの干渉チェック指示を入力部
２によりこのロボットの干渉チェック装置１に与えれば
、上述した動作シミュレーション中のロボットのアーム
８に直角方向の側面図上で、上記特定の線分２．とワー
クＷ、の外形線との干渉（交差又は近接）がチェックさ
れる（Ｓ４）。

但し、以下の説明では交差の場合のみについて述べる。

即ち、動作シミュレーションにより例えば第３図（ａ）
の状態から第４図（ａ）の状態にアーム８が移動される
と、上記３面図中の上記アーム８に直角方向の側面図は
第３図〜）から第４図ら）に変化する。

そして、この特定の線分１１とワークＷＩの第４図（ｂ
）に示す外形線ａ、ｂとは第１干渉点Ｐａ。

Ｐトで交差しているので干渉発生と判断され、次のステ
ップＳ５に移る。

上記干渉チェックは、線分！１と線分ａ、ｂとのチェッ
クであるので一次関数で処理され、高速演算処理される
。

上述した上記３面図中の上記線分！１に直角方向の側面
図上で、上記特定の線分！、とワークＷ１の外形線との
干渉をチェックする機能を実現する手段が第１干渉チエ
ンク手段の一例である。

そして、次のステップＳ５では上記側面図（第４図０）
））以外の少なくとも１面図の例えば第４図（Ｃ）に示
す平面図におけるワークＷ１の外形線と、上記特定の線
分１１との干渉がチェックされる。

即ち、この平面図（Ｃ）に示す上記特定の線分ｉＶ、。

とワークＷ１の外形線Ｃとは第２干渉点ＰＣで交差して
いるので、干渉と判断され、次のステップＳ６に移る。

この干渉チェックも、線分ｊ！量と線分Ｃとのチェック
であるので、−次間数で処理され、高速演算処理される
。

上述した上記側面図（第４図（ｂ））以外の少なくとも
１面図（上記第４図（Ｃ）の平面図）におけるワークＷ
Ｉの外形線と、上記特定の線分１１との干渉をチェック
する機能を実現する手段が第２干渉チェック手段の一例
である。

そして、次のステップＳ６では上記第２干渉チェック手
段により干渉ありと判断さた時、前記第１干渉点ｐ、、
ｐ、と前記第２干渉点ＰＣと対応する位置座標が合成さ
れて干渉候補点の位置座標が求められる。

すなわち、Ｐ□とＰＣとは対応していないので合成され
ず、ＰＩ、とＰＣとは対応しているのでその合成された
干渉候補点Ｐ（第４図（ａ））の位置座標が求められる
。

そして、その姿勢におけるロボットの上記１面図（上記
第４図（Ｃ）の平面図）における上記干渉候補点Ｐの側
面図（第４図（ｂ））上の座標Ｐ　ｂ　　（Ｐ　ｙ　＊
Ｐ、）と、ワークＷ１の上記１面図（上記第４図（Ｃ）
の平面図）における干渉点ＰＣに対応するワークの外形
線上の座標、即ちワークＷ１の第４図（ａ）に破線で示
すＷ□、Ｗ、、Ｗｃ等を含む線分とワークの外形線１２
との交点の座標とが比較される。

そして、この例の場合干渉候補点ＰはＷａ、ＷＩ、。

Ｗｃ等を含む線分上の座標（ワークＷ電の外形線１２と
Ｉｌｙ　　（第４図（ａ））の間）に含まれるので干渉
ありと判断され、シミュレーション動作が停止されてス
テンブＳ７へ移る。

なお、ワークＷ１に第４図（ａ）の一点鎖線Ｙで示す凹
部等がある場合は、ワーク位置データ上の座標は干渉候
補点Ｐを含まないので干渉なしと判断される。そして、
ステップＳ９へ移り全軌道データチェックが終了してい
なければもとのステップＳ３に戻って次のポイントへの
シミュレーション動作が継続される。

上記判断はデータとデータとの比較判断なので当然なが
ら高速演算処理される。

上述した前記第２干渉チェック手段により干渉ありと判
断された時、その姿勢におけるロボットの上記１面図（
上記第４図（Ｃ））における干渉候補点Ｐの側面図上の
座標と、ワークＷ１の上記１面図における干渉点ＰＣの
ワーク位置データ上の座標とを比較して干渉の有無を判
断する機能を実現する手段が干渉判断手段の一例である
。

そして、次のステップＳ７では干渉ありをオペレータに
知らせる干渉表示が例えば第４図Φ）に示す側面図上の
干渉点ＰＬ、を矢印で示すことによりなされる。

前述した第７図（Ｃ）の右側面図の矢印×も同様の例で
ある。

そして、次のステップＳ８ではオペレータが人力部２を
介して軌道計画データの修正を行なう。

上記軌道計画データの修正とは、例えば、ロボットのア
ーム８のアプローチの位置修正や、ワークＷ、とロボッ
トの配置位置の修正等が挙げられる。

その後、再びステップＳ３に戻り次のポイントへのシミ
ュレーション動作が再び開始され、以下ステップ３４．
・・・等がなされる。

そして、軌道計画データの全ポイントに対してステップ
Ｓ４．Ｓ５，３６の判断処理で干渉なしと判断され、ス
テップＳ９で全ポイントチェック終了と判断されれば、
次のステップ３１０に移る。

そして、他のアーム（線分）の干渉をチェックするかど
うかがオペレータにより判断され、チェックしないと判
断されれば次のステップＳｌｌに移り、入力部２を介し
て与えられる登録指令に基づき上記軌道データが記憶部
３に登録される。

上記ステップＳ１０で、上記特定の線分が指定されたア
ーム８よりも干渉しそうなロボットアームについて更に
詳しくチェックしたいとオペレータが判断すれば、再び
ステップＳ２に戻りオペレータは上記ロボットアームと
一体の干渉しそうな他の特定の線分を指定して、以下ス
テップＳ３゜・・・等の処理が継続される。

なお、上記１面図の例として、第４図（Ｃ）の平面図を
用いたが、第４図（ｄ）の正面図を用いてよい。

この場合は干渉点は第４図ら）の側面図上のＰａに関す
るデータがチェックされ、ワークＷ１位置データ上の座
標はこのワークＷ、の上面にあられれる。

また、上記アーム８はロボットの腕を例として挙げたが
、前述したようにハンド等の？ｊ！雑な形状のものでも
よい。

更に、上記干渉チェックは線分と線分の交差の例を挙げ
たが、前述したように干渉チェックに安全範囲としての
ある幅を含んで、図形が近接した場合も、又第５図（ａ
）に示すようにワークの角部が曲面であるようなワーク
Ｗ２に対しても適用できるようにしてもよい。

なお、第６図（ａ）、　（ｂ）に示す図形の例は、前述
した第４図（ａ）の一点鎖線で示す凹部はないが、第１
干渉チェック手段５第２干渉チェック手段の両方で干渉
ありと判断され、干渉候補点も定められるが、いずれも
上記干渉候補点がワークＷ、、Ｗ。

のワーク位置データ上の座標に含まれない場合の図形を
参考として示している。

従って、この場合も干渉判断手段により干渉無しと判断
される。

また、ワークが円筒形状の場合は、平部形の円に直角方
向の側面図で特定の線分とワークの外形線との干渉がチ
ェックされ（Ｓ４）、更に円のあられれる一面図（例え
ば平面図）で同様に特定の線分とワークの外形線との干
渉がチェックされる（Ｓ５）。

そして、この場合は上記Ｓ４．Ｓ５のいずれにおいても
干渉がチェックされれば（即ち干渉点があれば）、ステ
ップＳ６において干渉ありと判断され、次のステップＳ
７で例えば上記平面図の干渉点が矢印表示される。

なお、前記第７１１ｉ１Ｕ（Ｃ）は特定の線分子の干渉
状態がチェックされ、矢印×で表示されたところを示し
ているが、第７図（ｄ）は上記特定の線分Ｐ（同図の右
側面図）に連なる他のアームの角部も直線として抽出表
示し、更に詳しく干渉チェックしている状態を示してい
る一例である。

第７図（ｅ）、　（ｆ）は全てのアームについて干渉チ
ェックが終了し、登録する前の全軌道データについてシ
ミュレーション動作をさせているところを示している。

〔発明の効果〕

本発明により画面上で動作シミュレーションされるロボ
ットモデルのアームに一体の特定の線分とワーク（又は
環境）との干渉をチェックするロボットの干渉チェック
装置において、上記ワーク（又は環境）およびロボット
モデルの３面図中の上記特定の線分に直角方向の側面図
上で、上記特定の線分とワーク（又は環境）の外形線と
の干渉をチェックする第１干渉チェック手段と、上記第
１干渉チェック手段により干渉ありと判断された時、上
記側面図以外の少なくとも１面図におけるワーク（又は
環境）の外形線と上記特定の線分との干渉をチェックす
る第２干渉チェック手段と、上記第２干渉チェック手段
により干渉ありと判断された時、その姿勢におけるロボ
ットの上記１面図における干渉候補点の側面図上の座標
と、ワーク（又は環境）の上記１面図における干渉点の
ワーク（又は環境）位置データ上の座標とを比較して干
渉の有無を判断する干渉判断手段とを具備してなること
を特徴とするロボットの干渉チェック装置が提供される
。

従って線と線との一次関数で干渉チェックされるので、
ムダな計算処理が省かれ、高速演算処理される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るロボットの干渉チェッ
ク装置のブロック図、第２図は同ロボットの干渉チェッ
ク装置における干渉チェック処理の一例を示すフローチ
ャート、第３図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）。 （ｄ）は同ロボットの干渉チェック装置を用いであるア
ームとワークとの干渉状態をチェックしているところの
一状態の例を示す斜視図、右側面図、平面図、正面図、
第４図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄ）は同ロボ
ットの干渉チェック装置を用いであるアームとワークと
の干渉状態をチェックしているところの他の状態の例を
示す斜視図、右側面図、平面図、正面図、第５図（ａ）
、　（ｂ）は同ナームと他のワークとの干渉状態をチェ
ックしているところの一例を示す斜視図、右側面図、第
６図（ａ）、（ハ）は同アームと更に他のワークとの干
渉していない状態の例をそれぞれ示す斜視図、第７図（
ａ）は斜視図、右側面図、平面図、正面図を用いて画面
に表示されたワークモデルの一例の説明図、第７図（ロ
）は斜視図、右側面図、平面図、正面図を用いて画面に
表示されたロボットモデルのシミュレーション動作の説
明図、第７図（ｃ）、　（ｄ）、　（ｅ）、　（ｆ）は
斜視図、右側面図、平面図、正面図を用いて画面に表示
されたワークモデルおよびシミュレーション動作され干
渉チェックされているところのロボットモデルの説明図
である。 〔符号の説明〕 １・・・ロボットの干渉チェック装置 ２・・・入力部 ３・・・記憶部 ４・・・ロボットの軌道計画部 ５・・・図形表示部 ６・・・動作シミュレーション部 ７・・・干渉チェック部 第２図 第１図 第６図 第３図 第５図 右側面図 斜視図 （ｃ） 第７図 （ａ） （ｂ） 一 （ｆ） 第７図 （ｄ） （ｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画面上で動作シミュレーションされるロボットモデ
   ルのアームに一体の特定の線分とワーク（又は環境）と
   の干渉をチェックするロボットの干渉チェック装置にお
   いて、 上記ワーク（又は環境）およびロボットモ デルの３面図中の上記特定の線分に直角方向の側面図上
   で、上記特定の線分とワーク（又は環境）の外形線との
   干渉をチェックする第１干渉チェック手段と、 上記第１干渉チェック手段により干渉あり と判断された時、上記側面図以外の少なくとも１面図に
   おけるワーク（又は環境）の外形線と上記特定の線分と
   の干渉をチェックする第２干渉チェック手段と、 上記第２干渉チェック手段により干渉あり と判断された時、その姿勢におけるロボットの上記１面
   図における干渉候補点の側面図上の座標と、ワーク（又
   は環境）の上記１面図における干渉点のワーク（又は環
   境）位置データ上の座標とを比較して干渉の有無を判断
   する干渉判断手段とを具備してなることを特徴とするロ
   ボットの干渉チェック装置。