JPH0283196A - 産業用ロボットにおける衝突回避制御方式 - Google Patents
産業用ロボットにおける衝突回避制御方式Info
- Publication number
- JPH0283196A JPH0283196A JP23318888A JP23318888A JPH0283196A JP H0283196 A JPH0283196 A JP H0283196A JP 23318888 A JP23318888 A JP 23318888A JP 23318888 A JP23318888 A JP 23318888A JP H0283196 A JPH0283196 A JP H0283196A
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- JP
- Japan
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- collision
- robot
- collision avoidance
- robots
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- Pending
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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。
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、複数の産業用ロボットで協調作業を行わせる
場合の衝突回避制御方式に関する。
場合の衝突回避制御方式に関する。
２台の水平スカラ型ロボットにＦ Ｔ Ｐ （Ｐａｉｎ
ｔｔｏ Ｐａ１ｎｔ ）動作を主体にした作業を並列に
実行させる場合、互いの衝突を回避するためには、何ら
かの手段によりインクロックをとるのが従来の手法であ
る。
ｔｔｏ Ｐａ１ｎｔ ）動作を主体にした作業を並列に
実行させる場合、互いの衝突を回避するためには、何ら
かの手段によりインクロックをとるのが従来の手法であ
る。
たとえば、２台のロボッ）Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ複数の
部品Ａ、Ｂを基板Ｃの複数の場所に取り付ける作業を行
うものとすると、最も単純なインクロックのとり方は、
お互いがｔ目手の取付作業中は完全に待機することであ
る。この方法は分かり易（簡単であるが、完全に待機す
ることにより、かなりの時間を無駄にする。
部品Ａ、Ｂを基板Ｃの複数の場所に取り付ける作業を行
うものとすると、最も単純なインクロックのとり方は、
お互いがｔ目手の取付作業中は完全に待機することであ
る。この方法は分かり易（簡単であるが、完全に待機す
ることにより、かなりの時間を無駄にする。
そこで、互いに相手のロボットのある近傍まで接近する
ことを許して、相手と同時に取付作業をさせたり、相手
が退避するのを待ち構えて取付作業をさせるようにイン
クロックをとることにより、効率を上げることになる。
ことを許して、相手と同時に取付作業をさせたり、相手
が退避するのを待ち構えて取付作業をさせるようにイン
クロックをとることにより、効率を上げることになる。
ところが、２つのロボットＲ１，Ｒ２はそれぞれ一複数
の場所に部品を取り付けるわけであり、そのいろいろな
場合に応じて衝突がないように互いにインクロックをと
って作業を教示するのは、非常に煩雑な仕事である。
の場所に部品を取り付けるわけであり、そのいろいろな
場合に応じて衝突がないように互いにインクロックをと
って作業を教示するのは、非常に煩雑な仕事である。
このような問題に対して、特開昭６２−１５９２０３号
公報には、ロボットをワイヤフレームでモデル化し、干
渉可能なリンクを予めテーブルに指定しておき、実時間
でリンクの動作速度まで考慮して干渉チエツクを行い、
干渉のおそれがある場合、停止指令を出す方法が記載さ
れている。
公報には、ロボットをワイヤフレームでモデル化し、干
渉可能なリンクを予めテーブルに指定しておき、実時間
でリンクの動作速度まで考慮して干渉チエツクを行い、
干渉のおそれがある場合、停止指令を出す方法が記載さ
れている。
また、１”特開昭５９−２０５６０１号公報においては
、干渉領域を複数区画に分割し、それぞれの区間に対応
した順序を有した符号化された位置情報をそれぞれのロ
ボット間で相互に伝達し合い、−台のロボットが特定領
域内の区画にあるどきは他のロボットはその干渉区画に
入らないように制御される方式が記載されている。
、干渉領域を複数区画に分割し、それぞれの区間に対応
した順序を有した符号化された位置情報をそれぞれのロ
ボット間で相互に伝達し合い、−台のロボットが特定領
域内の区画にあるどきは他のロボットはその干渉区画に
入らないように制御される方式が記載されている。
さらに、特開昭５７−２５００５号公報には、各作業ロ
ボットの作業位置抽出手段によって抽出された作業位置
情報に基づいて、各作業ロボットの本体又は腕が干渉域
に侵入したか否かを識別し、干渉域に侵入した場合には
、各作業ロボットの本体又は腕の移動に優先順位をつけ
て干渉を回避する方法が記載されている。
ボットの作業位置抽出手段によって抽出された作業位置
情報に基づいて、各作業ロボットの本体又は腕が干渉域
に侵入したか否かを識別し、干渉域に侵入した場合には
、各作業ロボットの本体又は腕の移動に優先順位をつけ
て干渉を回避する方法が記載されている。
前記の特開昭６２−１５９２０３号公報に記載された方
法では、オペレータは教、六の段階で、干渉可能なリン
クの指定を行う作業が必要であり、オペレータに対する
負担は依然として解消されないという問題がある。
法では、オペレータは教、六の段階で、干渉可能なリン
クの指定を行う作業が必要であり、オペレータに対する
負担は依然として解消されないという問題がある。
また、特開昭５９−２０５６０１号公報に記載された方
法では、干渉領域の設定や、インクロックの記述をオペ
レータが行わなければならない。
法では、干渉領域の設定や、インクロックの記述をオペ
レータが行わなければならない。
さらに、特開昭５７−２５００５号公報に記載された方
法では、干渉領域の設定や、ロボット本体や腕の移動に
優先順位をつけて干渉を回避するための手続きの記述が
厄介である。
法では、干渉領域の設定や、ロボット本体や腕の移動に
優先順位をつけて干渉を回避するための手続きの記述が
厄介である。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり、実時間で干渉チエツクを行う機能を設けるこ
とにより、オペレータの干渉回避に関する負担を完全に
解消することを目的とする。
のであり、実時間で干渉チエツクを行う機能を設けるこ
とにより、オペレータの干渉回避に関する負担を完全に
解消することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の産業用ロボットにお
ける衝突回避制御方式は、２台の水平スカラ型ロボット
によるＰＴＰ動作を主体にした協調作業システムにおい
て、それぞれのロボットのコントローラに衝突回避手段
を備え、各衝突回避手段に、双方のロボットのモデル、
通信機能、少な（とも２段階の衝突危険性を発見する機
能、°優先順位を判定する機能、衝、突回避のための指
令列を生成する機能を持たせたことを特徴とする。
ける衝突回避制御方式は、２台の水平スカラ型ロボット
によるＰＴＰ動作を主体にした協調作業システムにおい
て、それぞれのロボットのコントローラに衝突回避手段
を備え、各衝突回避手段に、双方のロボットのモデル、
通信機能、少な（とも２段階の衝突危険性を発見する機
能、°優先順位を判定する機能、衝、突回避のための指
令列を生成する機能を持たせたことを特徴とする。
本発明においては、それぞれのロボットコントローラに
、自律的に衝突を回避する機能を内蔵する。この機能は
、双方のロボットのモデル、双方が通信する機能、モデ
ルの位置関係を幾何学的に分析することにより２段階の
衝突の危険性を検出する機能、衝突の危険性があるとき
に互いの優先権を決定する機能、優先権がないときに相
手のロボットから退避するパスと自分の目標点へ接近す
るパスを合成して衝突を回避するためのパルス列を生成
する機能より構成される。
、自律的に衝突を回避する機能を内蔵する。この機能は
、双方のロボットのモデル、双方が通信する機能、モデ
ルの位置関係を幾何学的に分析することにより２段階の
衝突の危険性を検出する機能、衝突の危険性があるとき
に互いの優先権を決定する機能、優先権がないときに相
手のロボットから退避するパスと自分の目標点へ接近す
るパスを合成して衝突を回避するためのパルス列を生成
する機能より構成される。
双方のコントローラは、その通信機能により世界座標系
での各関節の座標等の情報を交換し、内部のモデルの更
新を行い、それらの幾何学的な位置関係を分析すること
によって危険性を発見する。
での各関節の座標等の情報を交換し、内部のモデルの更
新を行い、それらの幾何学的な位置関係を分析すること
によって危険性を発見する。
衝突の危険が発見された場合、お互いの動作の状態から
優先順位が自律的に決定される。優先順位の高い方は、
そのまま作業を継続し、優先順位の低い方は相手のロボ
ットから回避するパスと自分の目標点へ接近するパスを
合成した方向へ動くことにより、衝突を回避しながらも
目標点へ近づく。
優先順位が自律的に決定される。優先順位の高い方は、
そのまま作業を継続し、優先順位の低い方は相手のロボ
ットから回避するパスと自分の目標点へ接近するパスを
合成した方向へ動くことにより、衝突を回避しながらも
目標点へ近づく。
このような衝突回避動作にも拘わらず衝突の危険性が低
減されず、第２段階の衝突の危険性が発見された場合に
は、優先順位の高い方のロボットも安全になるまで動作
を一時停止する。
減されず、第２段階の衝突の危険性が発見された場合に
は、優先順位の高い方のロボットも安全になるまで動作
を一時停止する。
以上の一連の動作により、それぞれのロボットは互いに
衝突することなく作業を行う。
衝突することなく作業を行う。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
まず最初に、全体の機能ブロック図を第１図に示す。図
中ＩＡ、ＩＢはそれぞれ第１及び第２のロボットの指令
生成器、２Ａ、２Ｂはそれぞれ第１及び第２のロボット
のセグメントデータ生成器である。３Ａ、３Ｂはそれぞ
れ第１０ボツト、第２０ボツトの衝突回避器であり、互
いに通信路により結合されている。
中ＩＡ、ＩＢはそれぞれ第１及び第２のロボットの指令
生成器、２Ａ、２Ｂはそれぞれ第１及び第２のロボット
のセグメントデータ生成器である。３Ａ、３Ｂはそれぞ
れ第１０ボツト、第２０ボツトの衝突回避器であり、互
いに通信路により結合されている。
第２図は、衝突回避器３Ａ、３Ｂにおける衝突回避のた
めの処理を示すフローチャートである。
めの処理を示すフローチャートである。
さらに、モデル、位置関係の解析による危険性の判定、
優先順位の判定、衝突回避指令の生成について説明を加
える。
優先順位の判定、衝突回避指令の生成について説明を加
える。
モデル：各関節の世界座標系、例えば直交座標系での現
在の位置、一つ前の時刻における位置、各リンクの長さ
によりモデルを設定する。
在の位置、一つ前の時刻における位置、各リンクの長さ
によりモデルを設定する。
危険性の判定：衝突の危険度の判定、回避指令の生成の
ための手法を説明するための記法を第３図に示す。同図
において、ｍｊＯ，ｍｊ １．ｍｊ２はそれぞれ自分の
ジヨイント（節）の番号、ｍｊ！Ｏ，ｍｊ！１はそれぞ
れ自分のリンクの番号、ｐｊＯ，ｐｊｌ、ｐｊ２はそれ
ぞれ相手のジヨイント（節）の番号、ｐＩＱ、ｐｉｌｌ
はそれぞれ相手のリンクの番号である。ｍｖ１２はｍｊ
ｌからｐｊ２へのベクトルの絶対値、ｍ ａ ｌ ２は
その偏角、ｍｖ２２はｍｊ２からｐＪ２へのベクトルの
絶対値、ｍａ２２はその偏角、ｐｊｌＬはｐｊ２からｍ
ｆｌまでの距離である。同様に、ｐｖ１２はｐＪｌから
ｍｊ２へのベクトルの絶対値、ｐａ１２はその偏角、ｐ
ｖ２２はｐｊ２からｍｊ２へのベクトルの絶対値、ｐａ
２２はその偏角、ｍｌ土はｍｊ２からｐＡｌまでの距離
である。
ための手法を説明するための記法を第３図に示す。同図
において、ｍｊＯ，ｍｊ １．ｍｊ２はそれぞれ自分の
ジヨイント（節）の番号、ｍｊ！Ｏ，ｍｊ！１はそれぞ
れ自分のリンクの番号、ｐｊＯ，ｐｊｌ、ｐｊ２はそれ
ぞれ相手のジヨイント（節）の番号、ｐＩＱ、ｐｉｌｌ
はそれぞれ相手のリンクの番号である。ｍｖ１２はｍｊ
ｌからｐｊ２へのベクトルの絶対値、ｍ ａ ｌ ２は
その偏角、ｍｖ２２はｍｊ２からｐＪ２へのベクトルの
絶対値、ｍａ２２はその偏角、ｐｊｌＬはｐｊ２からｍ
ｆｌまでの距離である。同様に、ｐｖ１２はｐＪｌから
ｍｊ２へのベクトルの絶対値、ｐａ１２はその偏角、ｐ
ｖ２２はｐｊ２からｍｊ２へのベクトルの絶対値、ｐａ
２２はその偏角、ｍｌ土はｍｊ２からｐＡｌまでの距離
である。
この第３図の記法を用いた危険性の判定方法について、
第１表に示す。この第１表では、危険度はｌとして双方
のロボットがｄｉよりも接近しているかどうか判定して
いる。
第１表に示す。この第１表では、危険度はｌとして双方
のロボットがｄｉよりも接近しているかどうか判定して
いる。
（以下この頁余白）
第 １ 表
優先順位の判定：判定の基準は、次のように順序づけし
ている。１．が優先度が一番高く、順に低くなる。
ている。１．が優先度が一番高く、順に低くなる。
■、 ある点で作業中
２、 ある目標点へ移動中
３、 ジョギング中
４、 指令待ち
また、互いに目標点へ移動中であるときは、原則として
目標点まで１の距離が近い方に優先権を与える。
目標点まで１の距離が近い方に優先権を与える。
なお、前記においてジョギングとは、ティーチボックス
等から人手によってゆっくりと動作させることをいう。
等から人手によってゆっくりと動作させることをいう。
キャリブレーションのときなどに用いる操作である。
衝突回避指令の生成＝６種種類類衝突の危険性のある場
面に対しての基本的な衝突回避の方法は、第１表に示し
た通りである。
面に対しての基本的な衝突回避の方法は、第１表に示し
た通りである。
すなわち、局面１の場合はｊＱを直接回転させ、局面２
の場合は相手のジョイン）ｐｊ２から自分のリンクが離
れるように反発パスを決め、そのパスを達成するための
各関節の回転角をｒｍｒ ｃ法によって決定する。局面
３〜６の場合は、円弧状又は直線状の回避パスを第１表
に示すように決め、ｒｍｒ ｃ法により各関節の回転角
に変換するが、この回避のパスは自分の目標点の方へ向
くようにとる。なお、各局面でのパスは簡単な幾何の知
識によって得られるため、説明を省略する。
の場合は相手のジョイン）ｐｊ２から自分のリンクが離
れるように反発パスを決め、そのパスを達成するための
各関節の回転角をｒｍｒ ｃ法によって決定する。局面
３〜６の場合は、円弧状又は直線状の回避パスを第１表
に示すように決め、ｒｍｒ ｃ法により各関節の回転角
に変換するが、この回避のパスは自分の目標点の方へ向
くようにとる。なお、各局面でのパスは簡単な幾何の知
識によって得られるため、説明を省略する。
なお、以上の実施例では、モデルの更新には、相手のロ
ボットのコントローラから送信されてくる情報を使用し
たが、この情報はカメラ等の外界センサから得ることも
できる。このときのシステムの構成を第４図に示す。こ
の場合には、外界センサ４Ａ、４Ｂにより二つの腕の姿
勢を監視し、その情報より衝突するおそれがあるかどう
かを判断して前記の実施例と同様の動作を行う。
ボットのコントローラから送信されてくる情報を使用し
たが、この情報はカメラ等の外界センサから得ることも
できる。このときのシステムの構成を第４図に示す。こ
の場合には、外界センサ４Ａ、４Ｂにより二つの腕の姿
勢を監視し、その情報より衝突するおそれがあるかどう
かを判断して前記の実施例と同様の動作を行う。
以上に述べたように、本発明においては、水平スカラ型
ロボットの実時間における衝突回避が可能となるので、
タクトタイムを短くするためにロボットを２台使う場合
でも、その教示段階でで煩雑な衝突回避について考慮を
する必要がなく、安全に協調作業を行うことができる。
ロボットの実時間における衝突回避が可能となるので、
タクトタイムを短くするためにロボットを２台使う場合
でも、その教示段階でで煩雑な衝突回避について考慮を
する必要がなく、安全に協調作業を行うことができる。
本発明は、特に２台のスカラロボットによる組立作業の
ような協調作業に有効に適用することができる。
ような協調作業に有効に適用することができる。
第１図は本発明の実施例を示す概念図、第２図は衝突回
避器における処理を示すフローチャート、第３図は本発
明における衝突の危険度の判定１回避指令の生成のため
の手法を説明するための図、第４図は本発明の他の実施
例を示す概念図である。 １Δ：第１０ボツト指令生成器 １Ｂ：第２０ボツト指令生成器 ２Ａ：第１０ボツトセグメントデータ生成器２Ｂ：第２
０ボツトセグメントデータ生成器３Ａ：第１０ボツト衝
突回避器 ３Ｂ：第２０ボツト衝突回避器 ４Ａ：第１０ボツト外界センサ ４Ｂ：第２０ボツト外界センサ
避器における処理を示すフローチャート、第３図は本発
明における衝突の危険度の判定１回避指令の生成のため
の手法を説明するための図、第４図は本発明の他の実施
例を示す概念図である。 １Δ：第１０ボツト指令生成器 １Ｂ：第２０ボツト指令生成器 ２Ａ：第１０ボツトセグメントデータ生成器２Ｂ：第２
０ボツトセグメントデータ生成器３Ａ：第１０ボツト衝
突回避器 ３Ｂ：第２０ボツト衝突回避器 ４Ａ：第１０ボツト外界センサ ４Ｂ：第２０ボツト外界センサ
Claims (1)
- １、２台の水平スカラ型ロボットによるＰＴＰ動作を主
体にした協調作業システムにおいて、それぞれのロボッ
トのコントローラに衝突回避手段を備え、各衝突回避手
段に、双方のロボットのモデル、通信機能、少なくとも
２段階の衝突危険性を発見する機能、優先順位を判定す
る機能、衝突回避のための指令列を生成する機能を持た
せたことを特徴とする産業用ロボットにおける衝突回避
制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23318888A JPH0283196A (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 産業用ロボットにおける衝突回避制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23318888A JPH0283196A (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 産業用ロボットにおける衝突回避制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283196A true JPH0283196A (ja) | 1990-03-23 |
Family
ID=16951120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23318888A Pending JPH0283196A (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 産業用ロボットにおける衝突回避制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0283196A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018075709A (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | システム並びにシステムを製造及び制御するための方法 |
| US12583117B2 (en) * | 2020-12-18 | 2026-03-24 | Fuji Corporation | Workpiece processing apparatus |
-
1988
- 1988-09-16 JP JP23318888A patent/JPH0283196A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018075709A (ja) * | 2016-11-07 | 2018-05-17 | リンカーン グローバル，インコーポレイテッド | システム並びにシステムを製造及び制御するための方法 |
| US12583117B2 (en) * | 2020-12-18 | 2026-03-24 | Fuji Corporation | Workpiece processing apparatus |
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