JPH05127718A - マニピユレータの手先軌道自動生成装置 - Google Patents

マニピユレータの手先軌道自動生成装置

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JPH05127718A
JPH05127718A JP3293142A JP29314291A JPH05127718A JP H05127718 A JPH05127718 A JP H05127718A JP 3293142 A JP3293142 A JP 3293142A JP 29314291 A JP29314291 A JP 29314291A JP H05127718 A JPH05127718 A JP H05127718A
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Japan
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trajectory
manipulator
template
hand
automatic
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JP3293142A
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Keiju Okabayashi
桂樹 岡林
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
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    • B25J9/1689—Teleoperation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、マニピュレータの実行環境に基づ
いて、その手先軌道を自動的に生成する手先軌道自動生
成装置に関し、小さなメモリ容量で、しかも、短時間に
マニュピレータの手先軌道を自動的に生成することがで
きる手先軌道自動生成装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 軌道テンプレート登録手段３１と手先軌道生
成手段３２を設け、予めマニピュレータの手先軌道を予
想し、この予想結果の適否を検査することにより、手先
軌道を生成するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、マニピュレータの実
行環境に基づいて、その手先軌道を自動的に生成する手
先軌道自動生成装置に関する。
【０００２】一般に、人間が直接作業することができな
い極限環境（原子力発電所、海中、宇宙）においては、
マニピュレータにより作業を行うことが多い。
【０００３】このような極限環境で作業するマニピュレ
ータを操作するには、作業現場から離れた場所から遠隔
操作する必要がある。
【０００４】
【従来の技術】マニピュレータを遠隔操作する場合、従
来は、マスタスレーブ方式に基づいて遠隔操作するよう
になっている。
【０００５】図４６は、マスタスレーブ方式による従来
の遠隔操作システムの構成を示すブロック図である。
【０００６】図示のシステムは、作業現場に配置される
実行系１０と監視室に配置される操作系２０に分けられ
る。
【０００７】実行系１０において、１１はスレーブマニ
ピュレータであり、１２はロボットコントローラであ
り、１３は監視カメラであり、１４はカメラ制御装置で
あり、１５は通信制御部である。
【０００８】操作系２０において、２１はマスタマニピ
ュレータであり、２２はロボットコントローラであり、
２３はモニタであり、２４は通信制御部である。
【０００９】このようなシステムにおいては、マニュピ
レータの操作者（以下、「オペレータ」という）がマス
タマニピュレータ２１を操作することにより、スレーブ
マニピュレータ１１が遠隔操作される。
【００１０】しかしながら、この方式においては、オペ
レータは、作業現場を直接見ることができず、限られた
監視カメラ１３の映像を頼りに作業を行わなければなら
ない。
【００１１】このため、オペレータが、衝突に注意しな
がら作業をするのに、多大な時間と労力を必要とすると
いう問題があった。
【００１２】このようなオペレータの負担を軽減する方
法としては、マニピュレータの自律化を図る方法が有効
である。特に、マニピュレータの手先軌道の生成機能を
自律化することが有効である。
【００１３】手先軌道の自律化を図る方法として、従来
は、マニュピレータの作業空間をメッシュに区切り、こ
のメッシュに基づいて、手先軌道を探索していくという
方法を採っていた。
【００１４】しかしながら、このような方法では、手先
軌道の精度がメッシュの分割数に依存するため、障害物
との干渉が少ない手先軌道を得るには、メモリ容量を大
きくしなければならないという問題があった。
【００１５】また、各分割点ごとに、複雑な探索処理を
繰り返さなければならないため、手先軌道の生成に多大
な時間を必要とするという問題があった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、マ
ニピュレータの手先軌道を自動的に生成する場合、従来
は、メッシュを利用して生成するようになっているた
め、大きなメモリ容量と多大な時間を必要とする問題が
あった。
【００１７】そこで、この発明は、小さなメモリ容量
で、しかも、短時間にマニュピレータの手先軌道を自動
的に生成することができる手先軌道自動生成装置を提供
することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】図１は、請求項１に係る
発明の原理構成を示すブロック図である。
【００１９】図において、３１は、マニピュレータの実
行環境に基づいて、このマニピュレータの予想される手
先軌道を示す軌道テンプレートを予め複数登録する軌道
テンプレート登録手段である。
【００２０】３２は、この軌道テンプレート登録手段３
１により登録された各軌道テンプレートごとに、マニピ
ュレータと障害物との干渉を検査することにより、手先
軌道を生成する手先軌道生成手段である。
【００２１】
【作用】図２は、上記構成による手先軌道自動生成処理
を実行環境上で概念的に示す図である。
【００２２】図において、３４はマニピュレータであ
り、３５は、軌道テンプレート登録手段３１により登録
された軌道テンプレートである。
【００２３】上記軌道テンプレート登録手段３１により
上記軌道テンプレート３５が登録されると、手先軌道生
成手段３２により、各軌道テンプレート３５に基づい
て、マニピュレータ３４と障害物３６との干渉が検査さ
れる。
【００２４】この検査により干渉が生じないと判定され
ると、この干渉が生じないと判定された軌道テンプレー
ト３５に基づいて、マニピュレータ３４の手先軌道が生
成される。
【００２５】このような構成によれば、メモリとして
は、軌道テンプレート３５を登録するためのメモリがあ
ればよいので、メッシュを登録する場合に比べ、メモリ
容量を小さくすることができる。
【００２６】また、予め、手先軌道を予想し、この予想
の適否を検査することにより、手先軌道を生成する構成
であるため、メッシュを使って手先軌道を探索する場合
に比べ、手先軌道の生成時間を短縮することができる。
【００２７】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を詳細に説明する。
【００２８】図３は、この発明の第１の実施例の構成を
示すブロック図である。
【００２９】図において、４１は、マニピュレータの実
行環境（マニピュレータや障害物の配置状態等）を示す
環境モデルを格納する環境モデル格納メモリである。
【００３０】４２は、この環境モデル格納メモリ４１に
格納された環境モデルに基づいて、マニピュレータの手
先軌道を自動的に生成する手先軌道自動生成装置であ
る。
【００３１】この手先軌道自動生成装置４２において、
４３は、マニピュレータの手先軌道を示す軌道テンプレ
ートを格納するテンプレート格納メモリである。
【００３２】ここで、軌道テンプレートは、上記環境モ
デル内では、例えば、直方体等のキューブＣを結合する
ことにより作成される仮想的な物体として表される。
【００３３】このような軌道テンプレートを上記テンプ
レート格納メモリ４３に登録する場合は、詳細は後述す
るが、その形状情報と大きさ情報により登録される。
【００３４】４４は、マニピュレータの手先軌道の生成
に先立って、上記テンプレート格納メモリ４３に、予想
されるマニピュレータの手先軌道を示す複数の軌道テン
プレートの形状情報を予め登録する形状登録部である。
【００３５】図４に、形状登録部４４により登録される
軌道テンプレートＴの形状の具体例を示す。
【００３６】この図４に示される軌道テンプレートＴの
形状は、基本的には、Ｌ型とコ型の２つであるが、その
方向によって、１１個の形状に分けられている。
【００３７】ここで、グループ１に含まれる軌道テンプ
レートＴ１〜Ｔ３は、障害物の上方（ｚ軸プラス方向）
を通る手先軌道を示す。
【００３８】また、グループ２に含まれる軌道テンプレ
ートＴ４〜Ｔ６は、障害物の後方（ｘ軸マイナス方向）
を通る手先軌道を示す。
【００３９】また、グループ３に含まれる軌道テンプレ
ートＴ７〜Ｔ９は、障害物の前方（ｘ軸プラス方向）を
通る手先軌道を示す。
【００４０】また、グループ４に含まれる軌道テンプレ
ートＴ１０，Ｔ１１は、障害物を上から見た場合の左側
（ｙ軸プラス方向）あるいは右側（ｙ軸マイナス方向）
を通る軌道を示す。
【００４１】４５は、マニピュレータの実行に先立っ
て、障害物を検出する障害物検出部である。
【００４２】この障害物検出部４５は、マニピュレータ
の現在位置（以下「始点」という）及び目標位置（以下
「終点」という）と、環境モデル格納メモリ４１に格納
されている環境モデルに基づいて、障害物を検出するよ
うになっている。
【００４３】この場合、障害物検出部４５は、例えば、
図５に示すように、環境モデル内に構築された始点Ｓと
終点Ｅを結ぶ直線軌道Ｌ上に存在する物体を、全て障害
物Ｏ１とみなすようになっている。
【００４４】但し、この検出に際しては、マニピュレー
タの手先やこのマニピュレータが把持する物体の大きさ
を考慮して、実際には、直方体等のキューブＣが使用さ
れる。
【００４５】始点Ｓの位置情報は、環境モデル内に構築
されたマニピュレータに問い合わせることにより、装置
内で自動的に把握されるようになっている。
【００４６】これに対し、終点Ｅの位置情報は、マニピ
ュレータの実行に先立って、オペレータにより入力され
るようになっている。
【００４７】４６は、軌道テンプレートＴの大きさを決
定する大きさ決定部である。
【００４８】軌道テンプレートＴの大きさは、中継点の
位置とこのテンプレートＴを構成するキューブの幅によ
って規定される。
【００４９】ここで、中継点とは、軌道テンプレートＴ
を構成するキューブの結合点である。
【００５０】図６に、コ型の軌道テンプレートＴの中継
点ＲとキューブＣの幅Ｗを示す。
【００５１】図示の如く、コ型の軌道テンプレートＴ
は、３つのキューブＣ１〜Ｃ３により構成される。
【００５２】したがって、この場合、中継点Ｒとして
は、ＲＳ，ＲＥの２つがある。ここで、ＲＳは、始点Ｓ
に対応する中継点Ｒであり、ＲＥは、終点Ｅに対応する
中継点である。
【００５３】中継点ＲＳの位置は、始点Ｓからの相対的
な位置により規定され、中継点ＲＥの位置は、終点Ｅか
らの相対的な位置により規定される。
【００５４】なお、詳細は省略するが、Ｌ型の軌道テン
プレートＴの場合、中継点Ｒは、当然のことながら１つ
しかない。そして、この中継点Ｒの位置は、例えば、始
点Ｓからの相対位置により規定される。
【００５５】大きさ決定部４６は、障害物検出部４５に
より検出された障害物Ｏ１の大きさに基づいて、中継点
Ｒの絶対位置を決定するようになっている。
【００５６】これにより、予め軌道テンプレートＴを登
録する場合、この軌道テンプレートＴを形状情報のみに
よって登録することができため、その登録数を少なくす
ることができる。
【００５７】なお、始点Ｓの位置は、マニピュレータが
何も把持していない場合は、図７に示すように、マニピ
ュレータの手先の位置となる。ここで、Ｍは、環境モデ
ル内に構築されたマニピュレータを示す。
【００５８】これに対し、マニピュレータＭが物体Ｏ２
を把持している場合は、図８に示すように、この把持物
体Ｏ２の先端の位置となる。
【００５９】したがって、手先軌道自動生成装置４１か
らの問い合わせに対して、環境モデルから送られてくる
始点Ｓの位置は、把持物体Ｏ２の大きさを考慮した位置
となっている。
【００６０】なお、図７と図８の比較から、マニピュレ
ータＭと障害物検出部４５により検出された障害物Ｏ１
との位置関係が変わらない場合であっても、把持物体Ｏ
２があるか否かにより、使用する軌道テンプレートＴが
異なることがわかる。
【００６１】上述した軌道テンプレートＴを構成するキ
ューブＣの幅Ｗは、マニピュレータＭが物体Ｏ２を把持
していない場合は、マニピュレータＭの手先の大きさに
よって決まり、物体Ｏ２を把持している場合は、この把
持物体Ｏ２の大きさによって変わる。
【００６２】したがって、大きさ決定部４６は、マニピ
ュレータＭが物体Ｏ２を把持していない場合は、マニピ
ュレータＭの手先の大きさに基づいて、幅Ｗを決定し、
物体Ｏ２を把持している場合は、この把持物体Ｏ２の大
きさに基づいて幅Ｗを決定するようになっている。
【００６３】４７は、大きさ決定部４６により決定され
た軌道テンプレートＴの大きさ情報をテンプレート格納
メモリ４３に登録する大きさ登録部である。
【００６４】この登録は、形状登録部４４により、予め
形状情報のみが登録されている全ての軌道テンプレート
Ｔについて実行される。
【００６５】４８は、マニピュレータＭの姿勢モードｍ
に基づいて、テンプレート格納メモリ４２に登録されて
いる軌道テンプレートＴのうち、使用可能な軌道テンプ
レートＴを制限するテンプレート制限部である。
【００６６】ここで、マニピュレータＭとして６自由度
垂直多関節型マニピュレータを使って、このテンプレー
ト制限部４８のテンプレート制限処理の具体例を説明す
る。
【００６７】図９に、６自由度垂直多関節型のマニピュ
レータＭの姿勢モードｍの例を示す。
【００６８】この図９には、第５軸（θ５）がプラスか
マイナスかにより、２つの姿勢モードｍ１，ｍ２を示
す。
【００６９】姿勢モードｍ１においては、マニピュレー
タＭと障害物検出部４５により検出された障害物Ｏ１と
の位置関係が図１０に示すような位置関係にある場合、
障害物Ｏ１の前方（ｘ軸プラス方向）を通ってこの障害
物Ｏ１を回避するグループ３の軌道テンプレートＴ７，
Ｔ８，Ｔ９が使用不能と判定される。
【００７０】これは、この軌道テンプレートＴ７，Ｔ
８，Ｔ９では、マニピュレータＭの手先と障害物Ｏ１と
の衝突を回避することができるが、マニピュレータＭの
リンクと障害物Ｏ１との衝突を回避することができない
からである。
【００７１】同様の理由から、この場合は、グループ４
のテンプレートＴ１０，Ｔ１１も使用不能と判定され
る。
【００７２】また、図１１に示すように、マニピュレー
タＭのｘ方向の最小作業限界（物体Ｏ２を把持している
場合は、この把持物体Ｏ２の大きさも考慮する）ｘmin-
limit が、障害物Ｏ１のｘ方向の最小値ｘmin より大き
い場合は、障害物Ｏ１の後方（ｘ軸マイナス方向）を通
って障害物Ｏ１を回避するグループ２の軌道テンプレー
トＴ４，Ｔ５，Ｔ６が使用不能と判定される。
【００７３】さらに、図１２に示すように、マニピュレ
ータＭのｚ方向の最大作業限界（物体Ｏ２を把持してい
る場合は、この把持物体Ｏ２の大きさも考慮する）top-
limit が、障害物Ｏ１のｚ方向の最大値top より小さい
場合は、障害物Ｏ１の上方（ｚ軸プラス方向）を通って
障害物Ｏ１を回避するグループ１のテンプレートＴ１，
Ｔ２，Ｔ３が使用不能と判定される。
【００７４】同様に、姿勢モードｍ２においては、詳細
は省略するが、図１３〜図１５に示すように、top-limi
t ，ｘmax-limit ，ｘmin-limit とtop ，ｘmax,ｘmin
との位置関係により、使用可能な軌道テンプレートＴが
制限される。
【００７５】このように、障害物Ｏ１とマニピュレータ
Ｍとの位置関係及びマニピュレータＭの姿勢モードｍに
基づいて、予め使用不能な軌道テンプレートＴを検索の
対象から外すことにより、効率的な検索が可能となる。
【００７６】４９は、テンプレート制限部４８により使
用可能と判定された軌道テンプレートＴに対して、実行
環境に基づいて、優先順位を付与する優先順位付与部で
ある。
【００７７】この優先順位付与部４５は、まず、実行環
境を評価し、次に、この評価結果に基づいて各軌道テン
プレートＴにポイントを与えることにより、この軌道テ
ンプレートＴに優先順位を付与するようになっている。
【００７８】実行環境の評価は、始点Ｓ、終点Ｅと障害
物Ｏ１との位置関係を判定するによりなされる。
【００７９】始点Ｓ、終点Ｅと障害物Ｏ１との位置関係
は、ｘｙ平面上の位置関係とｚｙ平面上の位置関係に分
けて判定される。
【００８０】ｘｙ平面上の位置関係は、実行環境をｘｙ
平面上に投影することにより判定される。
【００８１】この判定処理においては、まず、図１６に
示すように、始点Ｓと終点Ｅのｘ座標がそれぞれ障害物
Ｏ１のｘ方向の最大値ｘmax より大きいか、あるいはｘ
方向の最小値ｘmin より小さいか、あるいは最大値ｘma
x と最小値ｘmin の間にあるかによって、位置関係が判
定される。
【００８２】この場合分けにおいては、始点Ｓ、終点Ｅ
とも３つの位置関係が考えられるので、その組合せは
(1) 〜(9) の９通りとなる。
【００８３】また、このｘｙ平面上の位置関係の判定に
おいては、上述したようなｘ方向の位置関係だけでな
く、図１７に示すようなｙ方向の位置関係も判定され
る。すなわち、始点Ｓと終点Ｅのｙ座標がともにｙ方向
の最大値ｙmax と最小値ｙmin との間にある位置関係(1
0)が判定される。
【００８４】ｘｙ平面上では、上述した１０通りの場合
に分けて、位置関係が判定される。
【００８５】なお、直線軌道Ｌが障害物Ｏ１と重ならな
い位置関係(1) ，(9) を評価の対象に含めた理由は、こ
のような場合であっても、直線軌道Ｌの代わりにキュー
ブＣを使った場合、このキューブＣと障害物Ｏ１とが重
なる場合があるからである。
【００８６】ｚｙ平面上の位置関係も、同様に、実行環
境をｚｙ平面に投影することにより判定される。この様
子を図１８に示す。
【００８７】この場合は、始点Ｓと終点Ｅのｚ座標がそ
れぞれ障害物Ｏ１の最大値top より大きいか否かによっ
て位置関係が判定される。
【００８８】この場合分けにおいては、始点Ｓ、終点Ｅ
とも２つの場合が考えられるので、その組合せは、全部
で(1) 〜(4) の４通りとなる。
【００８９】このように実行環境は、始点Ｓ、終点Ｅと
障害物Ｏ１との位置関係により評価され、この位置関係
は、ｘｙ平面上とｙｚ平面上に分けて判定されるように
なっている。
【００９０】この評価結果に基づいて、各軌道テンプレ
ートＴに優先順位を付与するアルゴリズムは、例えば、
次のようになっている。
【００９１】（１）まず、ｘｙ平面上の位置関係を判定
し、この判定結果に基づいて、各軌道テンプレートＴに
ポイントを付与する。
【００９２】（２）次に、ｙｚ平面上の位置関係を判定
し、この判定結果に基づいて、各軌道テンプレートＴに
ポイントを付与する。
【００９３】（３）最後に、各軌道テンプレートＴのポ
イントを合計し、この合計値が高いものから順に優先順
位を決定する。
【００９４】各軌道テンプレートＴに付与されるポイン
トの基準を図１９に示す。図に示す如く、１度に与える
最高ポイントは３となっている。
【００９５】なお、各軌道テンプレートＴのポイント
は、環境を評価する前に、０に初期化されるようになっ
ている。
【００９６】ポイントの付与に際しては、まず、判定さ
れた位置関係に基づいて有効な軌道テンプレートＴが判
定される。
【００９７】次に、この判定された軌道テンプレートＴ
の移動距離（長さ）が算出される。この算出は、テンプ
レート格納メモリ４３に登録されている軌道テンプレー
トＴの中継点Ｒの位置情報に基づいてなされる。
【００９８】最後に、この算出結果に基づいて、移動距
離の短いものから順に高いポイントが与えられる。
【００９９】このようにして付与されたポイントを図２
０〜図３３に示す。
【０１００】ここで、図２０〜図２８は、図１６に示す
ｘｙ平面上のｘ方向の位置関係(1)〜(9) におけるポイ
ントを示す。
【０１０１】また、図２９は、図１７に示すｘｙ平面上
のｙ方向の位置関係(10)におけるポイントを示す。
【０１０２】また、図３０〜３３は、図１８に示すｙｚ
平面上のｚ方向の位置関係(1) 〜(4) におけるポイント
を示す。
【０１０３】今、ｘｙ平面上のｘ方向の位置関係が図１
６の(3) の関係にあり、ｙ方向の位置関係が図１７の(1
0)の位置関係にあり、ｙｚ平面上のｚ方向の位置関係が
図１８の(1) の関係にある場合を代表として、上述した
優先順位付与アルゴリズムを説明する。
【０１０４】この場合、ｘｙ平面上のｘ方向の位置関係
(3) に対しては、図２２に示すように、軌道テンプレー
トＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１が有効と判
定される。
【０１０５】したがって、この場合は、これらの軌道テ
ンプレートＴ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１に
対して、テンプレート登録メモリ４１に登録されている
中継点Ｒの位置情報から算出された移動距離に基づいて
ポイントが付与される。
【０１０６】また、ｘｙ平面上のｙ方向の位置関係(10)
に対しては、図２９に示すように、軌道テンプレートＴ
１０，Ｔ１１が有効と判定される。
【０１０７】したがって、この場合は、これらの軌道テ
ンプレートＴ１０，Ｔ１１に対して、その移動距離に基
づいてポイントが付与される。
【０１０８】また、ｚｙ平面上のｚ方向の位置関係(1)
に対しては、図３０に示すように、軌道テンプレートＴ
３が有効と判定される。
【０１０９】したがって、この場合は、この軌道テンプ
レートＴ３に対して、その移動距離に基づいて、ポイン
トが付与される。
【０１１０】このように、各方向のポイント付与が終了
すると、ポイントの合計処理が実行される。
【０１１１】この合計処理により、軌道テンプレートＴ
３，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ９のポイントは変わらない
が、軌道テンプレートＴ１０，Ｔ１１のポイントは、い
ずれも３から４に変わる。
【０１１２】なお、以上のようにしてポイントを付与し
た場合、同じポイントの軌道テンプレートＴが存在する
ことがあるが、この場合、例えば、テンプレート番号の
若い軌道テンプレートＴが優先される。
【０１１３】これにより、軌道テンプレートＴ３，Ｔ
５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ９，Ｔ１０，Ｔ１１の優先順位は、
Ｔ１０→Ｔ１１→Ｔ５→Ｔ７→Ｔ３→Ｔ６→Ｔ９とな
る。
【０１１４】５０は、優先順位付与部４９により付与さ
れた優先順位に基づいて、テンプレート格納メモリ４２
から優先順位が高い順に軌道テンプレートＴを読み出
し、環境モデル上で、この軌道テンプレートＴと障害物
Ｏ１との干渉を検査する第１の干渉検査部である。
【０１１５】この干渉検査においては、障害物検出部４
５により検出された障害物Ｏ１との干渉が検査されるこ
とは勿論であるが、さらに、その周囲の障害物との干渉
も検査される。以下、この障害物に関しても、特に、区
別する必要があるとき以外はＯ１という符号を付す。
【０１１６】軌道テンプレートＴの大きさは、上記の如
く、障害物検出部４５により検出された障害物Ｏ１の大
きさに基づいて設定されるため、この干渉検査において
は、どうちらかというと、周囲の障害物Ｏ１との干渉検
査が重要となる。
【０１１７】第１の干渉検査部５０は、上記干渉検査に
より、干渉が生じると、テンプレート格納メモリ４３か
ら次の優先順位の軌道テンプレートＴを読み出し、再び
干渉検査を実行する。
【０１１８】この干渉検査処理の様子を図３４に示す。
【０１１９】図示の如く、軌道テンプレートＴは、キュ
ーブＣの集合として表現され、また、マニピュレータＭ
の姿勢方向にも、２個の補助キューブＣＳ１，ＣＳ２を
描くことにより、姿勢方向の干渉を大まかに検査するこ
とにより、高速性を高めている。
【０１２０】この干渉検査を行うことにより、後述する
曲線補間とシミュレーションによる詳細な干渉検査を行
う前に、この詳細な干渉検査によって引っかかる軌道テ
ンプレートＴを予め検索の対象から外すことができる。
【０１２１】５１は、第１の干渉検査部５０により、干
渉が生じないと判定されると、この干渉が生じないと判
定された軌道テンプレートＴを、マニピュレータＭの動
作特性に基づいて環境モデル上で曲線補間することによ
り、マニピュレータＭの軌道データを生成する曲線補間
部である。
【０１２２】５２は、曲線補間部５１により生成された
軌道データに基づいて、環境モデル上でシミュレーショ
ンを行うことにより、マニピュレータＭと障害物Ｏ１と
の詳細な干渉検査を行う第２の干渉検査部である。
【０１２３】この第２の干渉検査部５２の干渉検査処理
の様子を図３５に示す。図において、ＯＲが曲線補間さ
れた軌道である。
【０１２４】以上が図３に示す手先軌道自動生成装置４
１の構成である。
【０１２５】ここで、図３の各部の機能が、中央処理装
置（ＣＰＵ）のソフトウェアにより実行されるものとし
て、図３の装置の動作を、図３６と図３７のフローチャ
ートに基づいて説明する。
【０１２６】なお、以下の説明では、環境モデル格納メ
モリ４１には、すでに、環境モデルが登録されているも
のとする。
【０１２７】手先軌道の生成は、オペレータにより手先
軌道の生成処理が指示されることにより実行される。
【０１２８】この指示があると、まず、図３６に示すよ
うに、環境モデル格納メモリ４１に格納された環境モデ
ルに基づいて、軌道テンプレートＴの登録処理が実行さ
れる（ステップＳ１〜Ｓ４）。
【０１２９】この登録処理においては、まず、形状登録
部４４により予想されるマニピュレータＭの手先軌道を
示す軌道テンプレートＴ（Ｔ１〜Ｔ１１）の形状情報が
テンプレート格納メモリ４３に登録される（ステップＳ
１）。
【０１３０】次に、障害物検出部４５により、環境モデ
ル上で障害物Ｏ１の検出がなされる（ステップＳ２）。
【０１３１】次に、大きさ決定部４６により、軌道テン
プレートＴの大きさが決定され（ステップＳ３）、この
決定結果が、大きさ登録部４７によりテンプレート格納
メモリ４３に書き込まれる（ステップＳ４）。
【０１３２】以上により、実行環境に基づいた軌道テン
プレートＴの登録処理が終了する。
【０１３３】この処理が終了すると、図３７に示すよう
に、環境モデル上で手先軌道の生成処理が実行される
（ステップＳ５〜１６）。
【０１３４】この手先軌道の生成処理においては、ま
ず、テンプレート制限部４８により、マニピュレータＭ
の姿勢モードｍに基づいて、使用可能な軌道テンプレー
トＴが制限される（ステップＳ５）。
【０１３５】次に、優先順位付与部４９により、テンプ
レート制限部４８により使用可能と判定された軌道テン
プレートＴに対して優先順位ｎが付与される（ステップ
Ｓ６）。
【０１３６】次に、図３７に示すように、第１の干渉検
査部５０により、優先順位ｎが最も高い（ｎ＝１）軌道
テンプレートＴと障害物Ｏ１との干渉が検査される（ス
テップＳ７〜Ｓ１０）。
【０１３７】この干渉検査により、干渉が生じないと判
定されると、曲線補間部５１により、この干渉が生じな
いと判定された軌道テンプレートＴを曲線補間すること
により、軌道データが生成される（ステップＳ１１）。
【０１３８】次に、この軌道データに基づいて、第２の
干渉検査部５２により、シミュレーションが実行され、
マニピュレータＭと障害物Ｏ１との詳細な干渉検査が実
行される（ステップＳ１２）。
【０１３９】この干渉検査により、干渉が生じないと判
定されると、上記軌道データが実際のマニピュレータの
駆動部（図示せず）に供給される（ステップＳ１３，Ｓ
１４）。
【０１４０】一方、上記ステップＳ１０あるいはＳ１３
で干渉があると判定されると、次の優先順位ｎの軌道テ
ンプレートＴに基づいて再び上述した処理が実行される
（ステップＳ１５）。
【０１４１】以下、干渉が生じないと判定されるまで、
上述した処理が繰り返され、優先順位が最も低い軌道テ
ンプレートＴでも干渉が生じた場合には、軌道生成の失
敗がオペレータに通知される（ステップＳ１６）。
【０１４２】以上詳述したこの実施例によれば、次のよ
うな効果が得られる。
【０１４３】（１）まず、メモリとしては、軌道テンプ
レートＴを登録するためのテンプレート格納メモリ４３
があればよいので、メッシュを登録する場合に比べ、メ
モリ容量を小さくすることができる。
【０１４４】（２）また、予め、手先軌道を予想し、こ
の予想の適否を検査することにより、手先軌道を生成す
る構成であるため、メッシュを使って手先軌道を探索す
る場合に比べ、手先軌道の生成時間を短縮することがで
きる。
【０１４５】（３）また、軌道テンプレートＴの大きさ
（中継点Ｒの絶対位置やキューブＣの幅Ｗ）を、障害物
Ｏ１や把持物体Ｏ２の大きさに基づいて決定するように
したので、予め用意する軌道テンプレートＴの数を大幅
に減少させることができる。これにより、軌道テンプレ
ートＴの効率的な検索を実現することができる。
【０１４６】（４）また、干渉検査に先立って、マニピ
ュレータＭの姿勢モードｍに基づいて、使用可能な軌道
テンプレートＴを制限するようにしたので、軌道テンプ
レートＴの効率的な検索を実現することができる。
【０１４７】（５）また、干渉検査に先立って、実行環
境を評価し、この評価結果に基づいて、使用可能な軌道
テンプレートＴに優先順位を付与するようにしたので、
軌道テンプレートＴの効率的な検索を実現することがで
きる。
【０１４８】（６）また、シミュレーションによる詳細
な干渉検査に先立って、軌道テンプレートＴと障害物Ｏ
１との干渉を検査することにより、詳細な干渉検査に使
用する軌道テンプレートＴを制限するようにしたので、
干渉検査の検査速度を早めることができる。
【０１４９】（７）また、各軌道テンプレートＴの移動
距離に基づいて、その優先順位を決定する際、各軌道テ
ンプレートＴにその実際の移動距離に基づいてポイント
を付与するようにしたので、優先順位を正確に決定する
ことができる。
【０１５０】図３８は、この発明の第２の実施例の要部
を説明するための図である。
【０１５１】この実施例は、軌道テンプレートＴに対す
る優先順位の付与の仕方が先の実施例と異なる。
【０１５２】先の実施例では、実行環境を評価し、この
評価結果に基づいて各軌道テンプレートＴにポイントを
付与することにより、各軌道テンプレートＴに優先順位
を付与する場合を説明した。
【０１５３】これに対し、この実施例は、予め予想され
る実行環境に基づいて優先順位表を作成し、実際の実行
環境の評価結果に基づいて、この優先順位表を参照する
ことにより、各軌道テンプレートＴの優先順位を決定す
るようにしたものである。
【０１５４】図３８は、この場合の優先順位表の一例を
示す図である。この表の縦軸は環境モードを示し、横軸
は優先順位を示す。
【０１５５】環境モードは、図１６及び図１７で説明し
たｘｙ平面上での１０通りの位置関係(1) 〜(10)と図１
８で説明したｙｚ平面上での４通りの位置関係(1) 〜
(4) との組合せにより、４０のモードに分けられてい
る。
【０１５６】また、この場合も、優先順位は各軌道テン
プレートＴの移動距離に基づいて決定されるが、この場
合の移動距離としては、実際の実行環境に基づく移動距
離ではなく、予想される実行環境に基づいて決定される
概略的な移動距離が用いられている。
【０１５７】なお、図３８では、軌道テンプレートＴを
その名前（Ｔ１，Ｔ２，…）によって登録しているが、
テンプレート番号（１，２，…）によって登録するよう
にしてもよい。
【０１５８】このように予め優先順位表を作成する構成
によれば、環境モードの設定の仕方が同じである限り、
一度作成した優先順位表を常に利用することができるの
で、実行環境を評価するたびに、優先順位を決定する先
の実施例より、優先順位の決定処理を高速化することが
できる。
【０１５９】図３９〜図４３は、この発明の第３の実施
例を説明するための図である。
【０１６０】先の実施例では、１つの軌道テンプレート
Ｔに基づいて、単純な手先軌道を生成する場合を説明し
た。
【０１６１】これに対し、この実施例では、複数の軌道
テンプレートＴを連結することにより、複雑な手先軌道
を生成するようにしたものである。
【０１６２】すなわち、障害物Ｏ１が１つである場合、
あるいは複数であっても、図３９に示すように、この複
数の障害物Ｏ１がある程度かたまって存在する場合は、
１つの比較的小さな軌道テンプレートＴにより障害物Ｏ
１を回避することができる。
【０１６３】これに対し、図４０に示すように、複数の
障害物Ｏ１が分散して存在するような場合は、１つの軌
道テンプレートＴにより障害物Ｏ１を回避しようとすれ
ば、図に示すような大回りで無駄の多い軌道テンプレー
トＴを使用せざるを得ない。
【０１６４】しかし、このような大回りな軌道テンプレ
ートＴは、マニピュレータＭの可動範囲を考えると、使
用することができないことが多い。
【０１６５】この問題は、複数の障害物Ｏ１の間を抜け
ていくような複雑な軌道テンプレートＴを予め用意して
おけば解決される。
【０１６６】しかし、このような方法では、障害物Ｏ１
の配置状態に応じて、予め膨大な数の軌道テンプレート
Ｔを用意しなければならないため、現実的ではない。
【０１６７】そこで、この実施例では、複数の軌道テン
プレートＴを連結することにより、障害物Ｏ１の間を抜
けていくような複雑な手先軌道を生成するようにしたも
のである。
【０１６８】このような構成によれば、予め先の図４で
説明したような比較的単純な軌道テンプレートＴを用意
するだけで、複雑な手先軌道を生成することができる。
【０１６９】図４１〜図４３に、この場合の軌道生成ア
ルゴリズムを示す。この軌道生成アルゴリズムは、次の
３つの処理からなり、直線軌道の近傍において、軌道テ
ンプレートＴを当てはめることにより、無駄のない軌道
を得るようになっている。
【０１７０】（１）始点Ｓから終点Ｅまで直線軌道Ｌを
引き、この直線軌道Ｌと干渉する物体を障害物Ｏ１とみ
なす。
【０１７１】（２）検出された障害物Ｏ１の数に基づい
て、直線軌道Ｌを複数の区間に分割する。
【０１７２】（３）各区間ごとに、先の第１の実施例で
説明したような軌道テンプレートＴの登録処理及び軌道
生成処理を行う。
【０１７３】このように、この実施例の軌道生成アルゴ
リズムは、先の第１の実施例の軌道生成アルゴリズム
に、前処理として（１）と（２）の処理を付加したよう
なものとなっている。
【０１７４】（１）の処理の様子を図４１に示す。図
中、斜線を付す物体が直線軌道Ｌを引くことにより検出
された障害物Ｏ１である。
【０１７５】なお、この障害物Ｏ１の検出に際しては、
マニピュレータＭの手先の大きさや把持物体Ｏ２の大き
さを考慮して、実際には、直線軌道Ｌではなく、キュー
ブＣが使用される。
【０１７６】（２）の処理の様子を図４２に示す。図示
の例では、直線軌道Ｌと干渉する障害物Ｏ１が３つであ
るので、直線軌道Ｌが３つの区間Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に分
割される。
【０１７７】各分割区間Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３には、後述す
るように、１つの軌道テンプレートＴが割り当てられ
る。すなわち、１つの障害物Ｏ１は、１つの軌道テンプ
レートＴで回避されるわけである。
【０１７８】なお、この分割処理は、具体的には、軌道
テンプレートＴを連結するための連結点Ｐの位置を求め
る処理となっている。図示の例では、障害物Ｏ１が３つ
存在するので、この連結点Ｐとしては、Ｐ１，Ｐ２の２
つがある。
【０１７９】この連結点Ｐの位置は、この連結点Ｐのｘ
座標、ｙ座標、ｚ座標を求めることにより求められる。
【０１８０】連結点Ｐのｘ座標は、隣合う障害物Ｏ１の
中点のｘ座標として求められる。この中点のｘ座標は、
隣合う障害物Ｏ１のｘ座標から求められる。
【０１８１】連結点Ｐのｙ座標とｚ座標は、上記のよう
にして求められた連結点Ｐのｘ座標を直線軌道Ｌの方程
式に代入することにより求められる。
【０１８２】（３）の処理の様子を図４３に示す。この
処理においては、まず、各分割区間Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ご
とに、軌道テンプレートＴの大きさ情報の登録処理が実
行される。
【０１８３】この場合、分割区間Ｘ１においては、連結
点Ｐ１を終点Ｅとして、また、分割区間Ｘ２において
は、連結点Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ始点Ｓ、終点Ｅとし
て、さらに、分割区間Ｘ３においては、連結点Ｐ２を始
点Ｓとして、かつそれぞれの間にある障害物Ｏ１の大き
さに基づいて、軌道テンプレートＴの大きさが決定され
る。
【０１８４】このようにして決定された軌道テンプレー
トＴの大きさ情報は、図４で説明したようなテンプレー
ト格納メモリ４３に登録される。
【０１８５】この場合、テンプレート格納メモリ４３の
大きさ情報格納領域は、各分割区間Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ご
とに区分けされ、各分割区間Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ごとに大
きさ情報を格納するようになっている。
【０１８６】軌道テンプレートＴの大きさ情報の登録処
理が終了すると、各分割区間Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ごとに、
軌道生成処理が実行される。
【０１８７】この軌道生成処理においては、まず、使用
可能な軌道テンプレートＴの制限処理と、使用可能な軌
道テンプレートＴに対する優先順位の付与処理が実行さ
れる。
【０１８８】次に、付与された優先順位に基づいて、各
軌道テンプレートＴごとに、この軌道テンプレートＴと
障害物Ｏ１との干渉が検査される。
【０１８９】この干渉検査処理により干渉がないと判定
されると、この干渉がないと判定された軌道テンプレー
トＴを曲線補間することにより、軌道データが生成され
る。
【０１９０】次に、この軌道データに基づいて、シミュ
レーションによる詳細な干渉検査が実行される。
【０１９１】以上の処理を全ての分割区間Ｘ１，Ｘ２，
３に対して行い、最終的に、始点Ｓ、終点Ｅ及び全ての
中継点Ｒの間を曲線補間することにより、マニピュレー
タＭの手先軌道ＯＲが生成される。
【０１９２】以上詳述したこの実施例によれば、複数の
軌道テンプレートＴを連結してマニピュレータＭの手先
軌道を生成するようにしたので、少ない軌道テンプレー
トＴで、複雑な手先軌道ＯＲを生成することができる。
【０１９３】また、直線軌道Ｌを複数の区間Ｘ１，Ｘ
２，Ｘ３に分割し、各分割区間Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ごと
に、１つの軌道テンプレートＴで障害物Ｏ１を回避する
ようにしたので、直線軌道Ｌの近傍で無駄の少ない手先
軌道ＯＲを生成することができる。
【０１９４】以上、この発明の３つの実施例を説明した
が、ここで、手先軌道の生成にこの発明の手先軌道自動
生成装置を用いた遠隔操作システムの構成を説明する。
【０１９５】図４４は、上述した図４６の遠隔操作シス
テムにおける手先軌道の生成に、この発明を適用した場
合のシステム構成を示すブロック図である。
【０１９６】図示の遠隔操作システムは、図４６の遠隔
操作システムの操作系２０に、環境モデル格納メモリ４
１と手先軌道自動生成装置４２と、ロボットシミュレー
タ６１を付加したような構成となっている。
【０１９７】図示の遠隔操作システムにおいては、手先
軌道自動生成装置４１を付加したことにより、オペレー
タは、マスタマニピュレータ２１を使ってスレーブマニ
ピュレータ１１の手先軌道を指示する必要がなくなり、
終点Ｅを指示するだけでよい。
【０１９８】つまり、オペレータによって終点Ｅの位置
情報が入力されると、この位置情報と、環境モデル内に
構築されたスレーブマニピュレータへの問い合わせによ
り得られる始点Ｓの位置情報から、手先軌道自動生成装
置４１により、自動的にスレーブマニピュレータ１１の
手先軌道が生成される。
【０１９９】なお、終点Ｅの位置情報は、例えば、キー
ボード６２を使って数値データ（スレーブマニピュレー
タ１１の手先の座標値）として入力することができる
が、もっと直感的に入力する場合は、ロボットシミュレ
ータ６１を使って入力することができる。
【０２００】つまり、オペレータがマスタマニピュレー
タ２１を操作することにより、ロボットシミュレータ６
１のディスプレイ６３上に描かれた仮想的なマニピュレ
ータを動作させ、そのマニピュレータの手先を終点Ｅま
で移動させることにより、終点Ｅの指示を行うわけであ
る。
【０２０１】この場合、オペレータは、障害物Ｏ１を回
避しながら仮想マニピュレータの手先を移動させる必要
がないので、簡単に終点Ｅを指示することができる。
【０２０２】図４５は、宇宙ロボットの遠隔操作システ
ムにおける手先軌道の生成に、この発明を適用した場合
のシステム構成を示すブロック図である。
【０２０３】図において、７０は実行系であり、８０は
操作系であり、９０は実行系７０と操作系８０との間の
通信を実現する通信衛星である。
【０２０４】実行系７０において、７１はマニピュレー
タであり、７２は通信制御部であり、７３は命令解読部
であり、７４はロボットコントローラである。
【０２０５】操作系８０において、８１は言語入力デバ
イスであり、８２は動作生成部であり、８３は通信制御
部であり、８４はロボットシミュレータである。
【０２０６】図示のシステムは、マスタスレーブ方式に
よりマニピュレータ７１を操作するものではなく、ロボ
ット言語に基づいて、マニピュレータ７１を操作するも
のである。
【０２０７】すなわち、言語入力デバイス８１から出力
される高いレベルのロボット言語で書かれたロボット言
語テキストを、動作生成部８２によりマニピュレータ７
１が実際に動作可能な言語にレベルの言語に自動展開
し、展開したプリミティブな言語列をマニピュレータ７
１が実行するものである。
【０２０８】このようなマスタスレーブ方式以外の方式
の遠隔操作システムの軌道生成にも、この発明は有効で
ある。
【０２０９】この場合、動作生成部８２がロボット言語
を展開する際、必要に応じて、軌道自動生成装置４１が
繰り返し呼ばれる。これにより、軌道自動生成装置４１
によって生成された軌道データは、展開後のロボット言
語に組み込まれ、マニピュレータ７１により実行され
る。
【０２１０】以上この発明の３つの実施例及び２つの適
用例を説明したが、この発明は、上述したような実施例
及び適用例に限定されるものではない。
【０２１１】（１）例えば、先の実施例では、コ型とＬ
型の形状を持つ軌道テンプレートＴを用いる場合を説明
したが、この発明は、これ以外の形状を持つ軌道テンプ
レートＴを用いてもよい。
【０２１２】（２）また、先の実施例では、干渉検査に
先立って使用可能な軌道テンプレートＴを制限する場合
を説明したが、この発明は、この制限処理を省略するよ
うにしてもよい。
【０２１３】（３）また、先の実施例では、干渉検査に
先立って、軌道テンプレートＴに優先順位を付与する場
合を説明したが、この発明は、この優先順位付与処理を
省略するようにしてもよい。
【０２１４】（４）また、先の実施例では、詳細な干渉
検査に先立って、軌道テンプレートＴと障害物Ｏ１との
干渉を検査する場合を説明したが、この発明は、この検
査を省略するようにしてもよい。
【０２１５】（５）また、先の説明では、この発明を遠
隔操作システムの手先軌道生成装置に適用する場合を説
明したが、この発明は、これ以外のシステムの手先軌道
自動生成装置にも適用することができる。
【０２１６】（６）このほかにも、この発明は、その要
旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿
論である。
【０２１７】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
小さなメモリ容量で、しかも、短時間にマニュピレータ
の手先軌道を自動的に生成することが可能な手先軌道自
動生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る発明の構成を示すブロック図で
ある。
【図２】図１の動作を説明するための図である。
【図３】第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】軌道テンプレートＴの形状を示す図である。
【図５】障害物の検出処理を説明するための図である。
【図６】軌道テンプレートの中継点を説明するための図
である。
【図７】始点の移動を説明するための図である。
【図８】始点の移動を説明するための図である。
【図９】マニピュレータの姿勢モードを説明するための
図である。
【図１０】軌道テンプレートＴの制限処理を説明するた
めの図である。
【図１１】軌道テンプレートＴの制限処理を説明するた
めの図である。
【図１２】軌道テンプレートＴの制限処理を説明するた
めの図である。
【図１３】軌道テンプレートＴの制限処理を説明するた
めの図である。
【図１４】軌道テンプレートＴの制限処理を説明するた
めの図である。
【図１５】軌道テンプレートＴの制限処理を説明するた
めの図である。
【図１６】環境評価処理を説明するための図である。
【図１７】環境評価処理を説明するための図である。
【図１８】環境評価処理を説明するための図である。
【図１９】ポイントの基準を説明するための図である。
【図２０】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２１】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２２】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２３】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２４】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２５】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２６】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２７】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２８】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図２９】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図３０】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図３１】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図３２】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図３３】ポイントの付与処理を説明するための図であ
る。
【図３４】軌道テンプレートと障害物との干渉検査処理
を説明するための図である。
【図３５】マニピュレータと障害物との干渉検査処理を
説明するための図である。
【図３６】図３の動作を説明するためのフローチャート
図である。
【図３７】図３の動作を説明するためのフローチャート
図である。
【図３８】第２の実施例を説明するための図である。
【図３９】第３の実施例を説明するための図である。
【図４０】第３の実施例を説明するための図である。
【図４１】第３の実施例を説明するための図である。
【図４２】第３の実施例を説明するための図である。
【図４３】第３の実施例を説明するための図である。
【図４４】遠隔操作システムへの適用構成を示すブロッ
ク図である。
【図４５】宇宙ロボットシステムへの適用構成を示すブ
ロック図である。
【図４６】従来の遠隔操作システムを示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
３１ 軌道テンプレート登録手段 ３２ 手先軌道生成手段 ４３ テンプレート格納メモリ（軌道テンプレート登
録手段） ４４ 形状登録部（軌道テンプレート登録手段） ４５ 障害物検出部（軌道テンプレート登録手段） ４６ 大きさ決定部（軌道テンプレート登録手段） ４７ 大きさ登録部（軌道テンプレート登録手段） ４８ テンプレート制限部（手先軌道生成手段、テン
プレート制限手段） ４９ 優先順位付与部（手先軌道生成手段、優先順位
付与手段） ５０ 第１の干渉検査部（手先軌道生成手段、第１の
干渉検査手段） ５１ 軌道データ生成部（手先軌道生成手段、補間手
段） ５２ 第２の干渉検査部（手先軌道生成手段、第２の
干渉検査手段）

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マニピュレータの実行環境に基づいて、
    このマニピュレータの予想される手先軌道を示す軌道テ
    ンプレートを予め複数登録する軌道テンプレート登録手
    段(31)と、 この軌道テンプレート手段(31)により登録された各軌道
    テンプレートごとに、前記マニピュレータと障害物との
    干渉を検査することにより、前記手先軌道を生成する手
    先軌道生成手段(32)とを具備したことを特徴とするマニ
    ピュレータの手先軌道自動生成装置。
  2. 【請求項２】 前記軌道テンプレートは、複数の立体の
    集合により表されることを特徴とする請求項１記載のマ
    ニピュレータの手先軌道自動生成装置。
  3. 【請求項３】 前記軌道テンプレート登録手段(31)は、
    前記軌道テンプレートを、前記立体の結合点に相当する
    中継点の位置情報と、前記軌道テンプレートの幅情報と
    により登録するように構成されていることを特徴とする
    請求項２記載のマニピュレータの手先軌道自動生成装
    置。
  4. 【請求項４】 前記軌道テンプレート登録手段(31)は、
    前記中継点の位置を、前記マニピュレータの現在位置及
    び目標位置からの相対位置によって定めるように構成さ
    れていることを特徴する請求項３記載のマニピュレータ
    の手先軌道自動生成装置。
  5. 【請求項５】 前記軌道テンプレート登録手段(31)は、
    前記相対位置を、前記障害物の大きさに基づいて定める
    ように構成されていることを特徴する請求項４記載のマ
    ニピュレータの手先軌道自動生成装置。
  6. 【請求項６】 前記軌道テンプレート登録手段(31)は、
    前記軌道テンプレートの幅を、前記マニピュレータが把
    持する物体の大きさに基づいて定めるように構成されて
    いることを特徴とする請求項３記載のマニピュレータの
    手先軌道自動生成装置。
  7. 【請求項７】 前記軌道テンプレート登録手段(31)は、
    前記現在位置と前記目標位置とを結ぶ直線軌道上に存在
    する物体は、全て障害物とみなすように構成されている
    ことを特徴とする請求項１記載のマニピュレータの手先
    軌道自動生成装置。
  8. 【請求項８】 前記手先軌道生成手段(32)は、前記マニ
    ピュレータの姿勢モードに基づいて、前記軌道テンプレ
    ート登録手段(31)により登録された軌道テンプレートの
    うち、使用可能な軌道テンプレートを制限するテンプレ
    ート制限手段(48)を有し、このテンプレート制限手段(4
    8)により使用可能と判定された軌道テンプレートに基づ
    いて前記手先軌道を生成するように構成されていること
    を特徴とする請求項１記載のマニピュレータの手先軌道
    自動生成装置。
  9. 【請求項９】 前記手先軌道生成手段(32)は、前記マニ
    ピュレータの実行環境に基づいて、前記軌道テンプレー
    ト登録手段(31)により登録された各軌道テンプレートに
    優先順位を付与する優先順位付与手段(49)を有し、この
    優先順位付与手段(49)により付与された軌道テンプレー
    トの優先順位に基づいて、前記手先軌道の生成を実行す
    るように構成されていることを特徴とする請求項１記載
    のマニピュレータの手先軌道自動生成装置。
  10. 【請求項１０】 前記優先順位付与手段(49)は、前記マ
    ニピュレータの現在位置及び目標位置と前記障害物との
    位置関係に基づいて、前記優先順位を決定するように構
    成されていることを特徴とする請求項９記載のマニピュ
    レータの手先軌道自動生成装置。
  11. 【請求項１１】 前記優先順位付与手段(49)は、前記位
    置関係に基づいて、各軌道テンプレートにポイントを付
    与することにより、各軌道テンプレートの優先順位を決
    定するように構成されていることを特徴とする請求項１
    ０記載のマニピュレータの手先軌道自動生成装置。
  12. 【請求項１２】 前記優先順位付与手段(49)は、予想さ
    れる前記位置関係に基づいて予め前記軌道テンプレート
    の優先順位が書き込まれた優先順位表を有し、実際の位
    置関係に基づいてこの優先順位表を参照することによ
    り、各軌道テンプレートの優先順位を決定するように構
    成されていることを特徴とする請求項１０記載のマニピ
    ュレータの手先軌道自動生成装置。
  13. 【請求項１３】 前記手先軌道生成手段(32)は、 前記軌道テンプレート登録手段(31)により登録された各
    軌道テンプレートごとに、この軌道テンプレートと前記
    障害物との干渉を検査する第１の干渉検査手段(50)と、 この第１の干渉検査手段(50)により、干渉しないと判定
    された前記軌道テンプレートを前記マニピュレータの動
    作特性に基づいて補間する補間手段(51)と、 この補間手段(51)による補間結果に基づいて、前記マニ
    ピュレータと前記障害物との干渉を検査する第２の干渉
    検査手段(52)とを具備するように構成されていることを
    特徴とする請求項１記載のマニピュレータの手先軌道自
    動生成装置。
  14. 【請求項１４】 前記軌道テンプレート登録手段(31)
    は、前記マニピュレータの手先の現在位置と目標位置を
    結ぶ直線軌道を、複数の区間に分割し、各分割区間ごと
    に、前記軌道テンプレートを登録するように構成されて
    いることを特徴する請求項１記載のマニピュレータの手
    先軌道自動生成装置。
  15. 【請求項１５】 前記マニピュレータの現在位置は、こ
    のマニピュレータへの問い合わせにより得られ、目標位
    置は外部入力されるように構成されていることを特徴と
    する請求項１記載のマニピュレータの手先軌道自動生成
    装置。
  16. 【請求項１６】 前記マニピュレータは、マスタスレー
    ブ方式に基づいて遠隔操作可能とされ、前記目標位置
    は、このマスタスレーブ方式のマスタマニピュレータの
    操作により入力されるように構成されていることを特徴
    とする請求項１５記載にマニピュレータの手先軌道自動
    生成装置。
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