JPH07200030A - Robot motion planning device, controller, and optimal trajectory generation method - Google Patents

Robot motion planning device, controller, and optimal trajectory generation method

Info

Publication number
JPH07200030A
JPH07200030A JP33826193A JP33826193A JPH07200030A JP H07200030 A JPH07200030 A JP H07200030A JP 33826193 A JP33826193 A JP 33826193A JP 33826193 A JP33826193 A JP 33826193A JP H07200030 A JPH07200030 A JP H07200030A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
trajectory
robot arm
command
table data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33826193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironari Kikuchi
宏成 菊池
Koji Kameshima
鉱二 亀島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP33826193A priority Critical patent/JPH07200030A/en
Publication of JPH07200030A publication Critical patent/JPH07200030A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット動作計画装置において、高速にロボ
ットアームの最適軌道を求める。 【構成】 入出力手段1と、入出力手段1からの入力に
従いロボットコマンドを生成するロボットコマンド生成
手段2と、ロボットコマンドからロボットアームの軌道
の始点、終点と可動作範囲を生成するロボットコマンド
解釈手段3と、ロボットアームの物理パラメータを記憶
する物理パラメータ記憶手段9と、軌道生成手段4で計
算するデータをオフラインで計算しテーブル化するオフ
ラインテーブルデータ生成手段7と、前記テーブルデー
タを記憶するテーブルデータ記憶手段8と、テーブルデ
ータ記憶手段8のテーブルデータを参照し、最適軌道を
求める軌道生成手段6により構成される。 【効果】 ロボット動作計画装置において、高速にロボ
ットアームの最適軌道を求めることができる。
(57) [Summary] [Purpose] In a robot motion planning device, obtain the optimum trajectory of a robot arm at high speed. [Structure] Input / output unit 1, robot command generation unit 2 for generating a robot command according to an input from the input / output unit 1, and robot command interpretation for generating a start point, an end point and a movable range of a trajectory of a robot arm from the robot command. Means 3, physical parameter storage means 9 for storing physical parameters of the robot arm, offline table data generation means 7 for offline calculation of data calculated by the trajectory generation means 4, and table for storing the table data. The data storage means 8 and the trajectory generation means 6 for obtaining the optimum trajectory by referring to the table data in the table data storage means 8. [Effect] In the robot motion planning device, the optimum trajectory of the robot arm can be obtained at high speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットアームの動作
を計画するロボット動作計画装置と、該ロボット動作計
画装置に接続されロボットを制御するロボットコントロ
ーラと、ロボットアームの最適軌道を生成する方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot motion planning device for planning the motion of a robot arm, a robot controller connected to the robot motion planning device for controlling a robot, and a method for generating an optimum trajectory of the robot arm. .

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボット作業の効率化を図る方法とし
て、ロボットアームの軌道の最適化がある。第1の従来
例として、ロボットアームの動力学を考慮しロボットア
ームの最短時間軌道を計画する方法が、1987年計測制御
学会論文集 Vol.23,No.11の「Bスプラインを用いた
マニピュレータ近似最短時間軌道の計画」(尾崎弘明他
2名著)に提案されている。これはBスプラインの局所
制御性により、効率よく最適軌道を探索する方法であ
る。
2. Description of the Related Art As a method for improving the efficiency of robot work, there is optimization of the trajectory of a robot arm. As a first conventional example, a method of planning the shortest time trajectory of a robot arm in consideration of the dynamics of the robot arm is described in 1987, Institute of Instrument and Control Vol. 23, No. 11 "Planning of manipulator approximation shortest time trajectory using B-spline" (by Hiroaki Ozaki et al.). This is a method for efficiently searching for an optimal trajectory by the local controllability of the B-spline.

【0003】また、第2の従来例として、ロボットアー
ムの軌道の最適化問題を解く一般的な方法が、「Adapti
ve Control Processes : a guided Tour」(1961年Pri
nc−eton University Press出版のRichard Bellman著)
に説明されている。これは、動的計画法として知られて
いる。
As a second conventional example, a general method for solving the optimization problem of the trajectory of the robot arm is "Adapti".
ve Control Processes: a guided Tour "(1961 Pri
Richard Bellman, published by nc−eton University Press)
Explained. This is known as dynamic programming.

【0004】また、第3の従来例として、人工衛星に搭
載されたロボットアームの軌跡を求める方法が、1992年
計測自動制御学会論文集 Vol.28,No.3の「宇宙ロボ
ットのハンドの運動軌道と本体の姿勢変動について」
(山田克彦他1名著)に説明されている。これは、アー
ムの質量を無視し、単純に人工衛星本体とペイロードの
質量のみを考慮したモデルを用い、人工衛星本体の姿勢
変動と、ロボットアームの先端移動距離の重み付き線形
和を最小にする軌跡を求める方法である。
As a third conventional example, a method for obtaining the trajectory of a robot arm mounted on an artificial satellite is described in 1992, Vol. 28, No. 3 "About the motion trajectory of the hand of the space robot and the posture change of the main body"
(Katsuhiko Yamada et al.). This uses a model that ignores the mass of the arm and simply considers only the mass of the satellite body and the payload, and minimizes the attitude variation of the satellite body and the weighted linear sum of the robot arm tip travel distance. This is a method of obtaining a trajectory.

【0005】また、第4の従来例として、人工衛星に搭
載されたロボットアームの軌道を求める例が、特開平5-
158540号公報に記載されている。これは、軌跡として
は、直交座標、あるいは、関節座標において直線軌跡に
制限し、速度パターンとしては、加速時、減速時におけ
るそれぞれの加速度が2次曲線になるように制限し、そ
の制限のもとで、人工衛星本体に対する影響が最小にな
るような加速時間と減速時間を求める方法である。
As a fourth conventional example, there is an example in which the trajectory of a robot arm mounted on an artificial satellite is obtained.
No. 158540. This is because the locus is limited to a linear locus in Cartesian coordinates or joint coordinates, and the velocity pattern is limited so that each acceleration during acceleration and deceleration becomes a quadratic curve. And is a method of obtaining the acceleration time and the deceleration time such that the influence on the satellite body is minimized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記した第1、あるい
は、第2の従来例をロボットアームに単純に適応させた
としたら、軌道計画時に数千回の四則演算を必要とし、
その運動方程式を用いて評価関数を繰返し計算するた
め、コンピュータを用いても、最適な軌道を求めるには
膨大な計算時間がかかる。
If the above-mentioned first or second conventional example is simply adapted to a robot arm, thousands of arithmetic operations are required at the time of trajectory planning,
Since the evaluation function is repeatedly calculated using the equation of motion, even if a computer is used, it takes a huge amount of calculation time to obtain the optimum trajectory.

【0007】また、第3の従来例では、解析的に求めて
いるため高速にロボットアームの軌跡を求めることはで
きるが、モデルを単純化しているため、ペイロードを持
たない場合の軌跡を求めることができない欠点と、前記
評価関数を最小にする軌跡しか求められず、一般的な評
価関数に対しては適応が困難であるという欠点がある。
また、第4の従来例では、軌跡および速度パターンに制
限があり、一般的ではない。
In the third conventional example, the locus of the robot arm can be obtained at a high speed because it is analytically obtained, but the locus without a payload is obtained because the model is simplified. However, there is a drawback that only a locus that minimizes the evaluation function can be obtained, and it is difficult to adapt to a general evaluation function.
Further, in the fourth conventional example, the locus and the speed pattern are limited, which is not general.

【0008】本発明の目的は、オフライン計算データを
用いてロボットアームの最適軌道を高速に求めることに
ある。
An object of the present invention is to obtain an optimum trajectory of a robot arm at high speed using offline calculation data.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
第1の手段として、入出力手段と、該入出力手段に接続
されロボットへの作業命令を生成するロボットコマンド
生成手段と、該ロボットコマンド生成手段に接続され前
記作業命令を解釈しロボットアームの軌道の始点と終点
及び可動作領域を生成するロボットコマンド解釈手段
と、該ロボットコマンド解釈手段に接続されロボットア
ームの軌道を生成する軌道生成手段と、前記ロボットア
ームの各リンクの物理パラメータを記憶する物理パラメ
ータ記憶手段と、を含んでなるロボット動作計画装置に
おいて、前記物理パラメータ記憶手段に接続され前記軌
道生成手段で必要とする前記ロボットアームの動作コス
トの計算データもしくは該計算データの中間計算値をオ
フラインで予め計算しテーブルデータとするオフライン
テーブルデータ生成手段と、該オフラインテーブルデー
タ生成手段に接続され前記テーブルデータを記憶し前記
軌道生成手段に送達するテーブルデータ記憶手段とを含
んで構成され、前記軌道生成手段を前記テーブルデータ
を用いて最適軌道を生成するものとすることで達成され
る。
The above objects of the present invention are as follows.
As a first means, an input / output means, a robot command generation means connected to the input / output means for generating a work command to the robot, and a robot arm trajectory connected to the robot command generation means to interpret the work command. Robot command interpreting means for generating the start and end points and the movable area, trajectory generating means for generating the trajectory of the robot arm connected to the robot command interpreting means, and physics for storing physical parameters of each link of the robot arm. In a robot motion planning device including parameter storage means, calculation data of an operation cost of the robot arm or an intermediate calculation value of the calculation data which is connected to the physical parameter storage means and is required by the trajectory generation means is offline. Offline table data generation with table data calculated in advance by And a table data storage means connected to the offline table data generation means for storing the table data and delivering the table data to the trajectory generation means. The trajectory generation means uses the table data to determine an optimum trajectory. It is achieved by generating.

【0010】さらに、第2の手段として、作業命令を受
信する通信手段と、ロボットへの作業命令を解釈しロボ
ットアームの軌道の始点と終点及び可動作領域を生成す
るロボットコマンド解釈手段と、該ロボットコマンド生
成手段に接続され前記ロボットアームの軌道を生成する
軌道生成手段と、前記ロボットアームの各リンクの物理
パラメータを記憶する物理パラメータ記憶手段と、を含
んでなるロボットコントローラにおいて、前記軌道生成
手段で必要とする前記ロボットアームの動作コストの計
算データをオフラインで予め計算したテーブルデータを
記憶し前記軌道生成手段に送達するテーブルデータ記憶
手段とを含んで構成され、前記軌道生成手段を前記テー
ブルデータを用いて最適軌道を生成するものとすること
で達成される。
Further, as a second means, a communication means for receiving a work command, a robot command interpreting means for interpreting the work command for the robot and generating a start point and an end point of the trajectory of the robot arm, and a movable area, In the robot controller, the trajectory generation means is connected to robot command generation means, and generates trajectory of the robot arm, and physical parameter storage means that stores physical parameters of each link of the robot arm. And the table data storing means for storing the table data in which the calculation data of the operation cost of the robot arm required in advance is stored offline and delivering it to the trajectory generating means. It is achieved by using to generate an optimal trajectory.

【0011】さらに、第3の手段として、ロボットアー
ムの軌道を生成する最適軌道生成方法において、該最適
軌道生成方法が、前記ロボットアームの動作範囲をメッ
シュ表で区切り、前記ロボットアームから前記メッシュ
表の各格子点に向けて設定された放射状の単位軌道と格
子点によりテーブル化された前記ロボットアームの動作
コストを計算するのに必要なテーブルデータを予めオフ
ラインで計算しテーブルデータ記憶手段に記憶させる方
法と、前記ロボットアームの軌道の始点と終点及び可動
作範囲から前記テーブルデータを利用し軌道生成手段に
より前記ロボットアームの最適軌道を計算する方法によ
り達成される。
Further, as a third means, in the optimum trajectory generating method for generating the trajectory of the robot arm, the optimum trajectory generating method divides the operation range of the robot arm with a mesh table, and the robot arm separates the mesh table from the robot table. Of the radial unit trajectories set for the respective lattice points and the table data necessary for calculating the operation cost of the robot arm tabulated by the lattice points are calculated off-line in advance and stored in the table data storage means. The method and the method of calculating the optimum trajectory of the robot arm by the trajectory generation means using the table data from the start point and the end point of the trajectory of the robot arm and the movable range.

【0012】[0012]

【作用】第1及び第3の手段によれば、オフラインテー
ブルデータ生成手段では、物理パラメータ記憶手段に記
憶されたロボットアームの各リンクの物理パラメータを
参照し、軌道生成手段で計算するデータの中間計算値を
予めオフラインで計算した後、テーブル化し、テーブル
データ記憶手段に記憶しておく。ロボットコマンド生成
手段では、入出力手段からの入力に従い作業命令を生成
する。ロボットコマンド解釈手段では、作業命令からロ
ボットアームの軌道の始点と終点及び可動作領域を生成
する。軌道生成手段では、テーブルデータ記憶手段のテ
ーブルデータと、物理パラメータ記憶手段に記憶された
ロボットアームの各リンクの物理パラメータを参照し、
最適軌道を高速で求めることができる。
According to the first and third means, the off-line table data generating means refers to the physical parameters of each link of the robot arm stored in the physical parameter storage means, and intermediates the data calculated by the trajectory generating means. After the calculated values are calculated off-line in advance, they are tabulated and stored in the table data storage means. The robot command generation means generates a work command according to the input from the input / output means. The robot command interpreting means generates a start point and an end point of the trajectory of the robot arm and an operable area from the work instruction. The trajectory generation means refers to the table data of the table data storage means and the physical parameters of each link of the robot arm stored in the physical parameter storage means,
The optimum trajectory can be obtained at high speed.

【0013】さらに、第2の手段によれば、ロボット動
作計画装置とロボットコントローラに、通信手段をもう
けているので、ロボット動作計画装置からの作業命令を
受けるのみで、ロボットコントローラはロボット動作計
画装置がもつテーブルデータと同じデータを保持してい
るので、ロボットコントローラは最適軌道を高速で求め
ることができる。また、テーブルデータは一旦ロボット
コントローラに送信しておけば、その後は、作業命令の
みを送信するだけでよいので、通信量を減らすことがで
きる。
Further, according to the second means, since the robot motion planning device and the robot controller are provided with the communication means, only the work command from the robot motion planning device is received, and the robot controller is operated by the robot motion planning device. Since it holds the same data as the table data owned by, the robot controller can obtain the optimum trajectory at high speed. Moreover, once the table data is transmitted to the robot controller, after that, only the work command need be transmitted, so that the communication amount can be reduced.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の第1の実施例を図1に示す。本実施
例のロボット動作計画装置14は、ロボットが人とデー
タを授受するために設けられた入出力手段1と、該入出
力手段1に接続されロボットの作業を記述した作業命令
であるロボットコマンド16を生成するロボットコマン
ド生成手段2と、該ロボットコマンド生成手段2に接続
され前記ロボットコマンド16を解釈し図示しないロボ
ットアームの軌道の始点と終点及び可動作領域17を生
成するロボットコマンド解釈手段3と、ロボットアーム
の各リンクの大きさ、質量、慣性モーメント、重心位置
等の物理パラメータを記憶させている物理パラメータ記
憶手段9と、該物理パラメータ記憶手段9に接続されロ
ボットアームの軌道を生成する時に必要なテーブルデー
タ20を予めオフラインで計算させるオフラインテーブ
ルデータ生成手段7と、該オフラインテーブルデータ生
成手段7に接続され前記テーブルデータ20を記憶させ
ているテーブルデータ記憶手段8と、該テーブルデータ
記憶手段8と前記ロボットコマンド解釈手段3と物理パ
ラメータ記憶手段9とに接続され前記ロボットアームの
軌道の始点と終点および可動作領域17に従い前記テー
ブルデータ20と前記物理パラメータを参照し動的計画
法によりロボットアームの最適軌道18を計算する軌道
生成手段4と、該軌道生成手段4と前記物理パラメータ
記憶手段9とに接続され前記物理パラメータと最適軌道
18により図示しない人工衛星に内装されたリアクショ
ンホイール(以下、RWという)にRW指令値19を出
すRW指令値生成手段5と、該RW指令値生成手段5と
前記軌道生成手段4と前記物理パラメータ記憶手段9と
に接続され実際にロボットアームを動作させる前に動作
の確認を行うためのシミュレーション計算を行なうシミ
ュレータ6と、を含んで構成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The robot motion planning apparatus 14 of the present embodiment is a robot command which is a work command which describes input / output means 1 provided for the robot to send and receive data to and from a person and a work of the robot connected to the input / output means 1. 16, and a robot command interpreting means 3 which is connected to the robot command generating means 2 and interprets the robot command 16 to generate a start point and an end point of a trajectory of a robot arm (not shown) and an operable area 17. And physical parameter storage means 9 for storing physical parameters such as the size, mass, moment of inertia, and position of the center of gravity of each link of the robot arm, and a trajectory of the robot arm connected to the physical parameter storage means 9 is generated. Offline table data generation that allows you to calculate the table data 20 that is sometimes needed in advance offline Means 7, a table data storage means 8 connected to the offline table data generation means 7 for storing the table data 20, a table data storage means 8, the robot command interpretation means 3, and a physical parameter storage means 9. A trajectory generating means 4 which is connected to the robot arm and calculates an optimum trajectory 18 of the robot arm by a dynamic programming method by referring to the table data 20 and the physical parameters according to the start and end points of the trajectory of the robot arm and the movable area 17; RW command value generation for outputting a RW command value 19 to a reaction wheel (hereinafter referred to as RW) installed in an artificial satellite (not shown) connected to the orbit generation means 4 and the physical parameter storage means 9 by the physical parameters and the optimum orbit 18. Means 5, the RW command value generating means 5, the trajectory generating means 4, and the object A simulator 6 for simulation calculation for confirming the operation prior to being connected to the parameter storing unit 9 actually operating the robot arm, is configured to include a.

【0015】オフラインテーブルデータ生成手段7で
は、ロボットアームの軌道を生成する時に必要なテーブ
ルデータ20が予めオフラインで計算されている。テー
ブルデータ記憶手段8では、前記テーブルデータ20が
記憶されており、軌道生成時には、前記テーブルデータ
20が軌道生成手段4に送達される。このテーブルデー
タ記憶手段8に記憶されたテーブルデータ20により高
速な軌道生成を可能にしている。ロボットアームの最適
軌道18を生成する時には、ロボットアームの角運動
量、あるいは、それを軌道に沿って積分したものが必要
である。そこで、オフラインテーブルデータ生成手段7
は、物理パラメータ記憶手段9に記憶されたロボットア
ームの各リンクの大きさ、質量、慣性モーメント等の物
理パラメータを参照して、角運動量の中間計算値を軌道
に沿って積分した後、テーブルデータ20としてテーブ
ルデータ記憶手段8に送達する。
The off-line table data generating means 7 pre-calculates the off-line table data 20 necessary for generating the trajectory of the robot arm. The table data 20 is stored in the table data storage means 8, and the table data 20 is delivered to the trajectory generation means 4 at the time of trajectory generation. The table data 20 stored in the table data storage means 8 enables high-speed trajectory generation. When the optimum trajectory 18 of the robot arm is generated, the angular momentum of the robot arm or the integral of the angular momentum along the trajectory is required. Therefore, the offline table data generating means 7
Refers to physical parameters such as the size, mass, and moment of inertia of each link of the robot arm stored in the physical parameter storage unit 9, and after integrating the intermediate calculated value of the angular momentum along the trajectory, the table data It is delivered to the table data storage means 8 as 20.

【0016】ここで、中間計算値とした理由は、ロボッ
トアームがペイロードを持つことと、人工衛星本体が他
の人工衛星等とドッキングした場合、物理パラメータが
変化し、計算できない部分が存在するためである。計算
方法の詳細については後述する。
Here, the reason why the intermediate calculation value is used is that the robot arm has a payload, and when the artificial satellite body is docked with another artificial satellite or the like, the physical parameters change and there is a portion that cannot be calculated. Is. Details of the calculation method will be described later.

【0017】入出力手段1は、人と情報を授受する部分
であり、ディスプレイ、キーボード、マウス等の装置で
ある。ロボットコマンド生成手段2では、ロボットの作
業を記述したロボットコマンド16を生成する。ロボッ
トコマンド解釈手段3では、前記ロボットコマンド16
を解釈し、ロボットアームの軌道の始点と終点及び可動
作領域17を生成する。
The input / output means 1 is a part for exchanging information with a person, and is a device such as a display, a keyboard, a mouse and the like. The robot command generating means 2 generates a robot command 16 which describes the work of the robot. In the robot command interpreting means 3, the robot command 16
To generate the start and end points of the trajectory of the robot arm and the movable area 17.

【0018】軌道生成手段4では、ロボットアームの軌
道の始点と終点及び可動作領域17に従い、前記中間計
算値のテーブルデータ20と、前記人工衛星本体とロボ
ットアームの物理パラメータを参照し、前記ロボットア
ームを動かす経路のうち最適な経路である動作コストを
計算し動的計画法によりロボットアームの最適軌道18
を計画する。前記動作コストについては後述する。
The trajectory generating means 4 refers to the table data 20 of the intermediate calculation values and the physical parameters of the artificial satellite body and the robot arm according to the start and end points of the trajectory of the robot arm and the movable area 17, and refers to the robot. The optimal trajectory of the robot arm is calculated by the dynamic programming method by calculating the operation cost, which is the optimal path among the paths for moving the arm.
Plan. The operation cost will be described later.

【0019】前述したように、オフラインテーブルデー
タ生成手段7において、予め計算可能な部分が計算され
ており、テーブルデータ20としてテーブルデータ記憶
手段8に記憶されているため、そのテーブルデータ20
を参照することにより高速に最適軌道18を計算でき
る。計算方法の詳細については後述する。
As described above, in the off-line table data generation means 7, the part that can be calculated is calculated in advance and stored as the table data 20 in the table data storage means 8.
The optimum trajectory 18 can be calculated at high speed by referring to. Details of the calculation method will be described later.

【0020】RW指令値生成手段5では、前記最適軌道
18に沿ってロボットアームを動作させたときのRW1
2の角速度指令値19を生成する。ここでは、ロボット
アームの角運動量を補償し人工衛星本体の姿勢が一定に
保たれるようなRW12の角速度指令値19を生成す
る。
In the RW command value generating means 5, RW1 when the robot arm is operated along the optimum trajectory 18
The angular velocity command value 19 of 2 is generated. Here, the angular velocity command value 19 of the RW 12 is generated so as to compensate the angular momentum of the robot arm and keep the attitude of the artificial satellite body constant.

【0021】シミュレータ6では、実際にロボットアー
ムを動作させる前に動作の確認を行うためのシミュレー
ション計算を行なう。シミュレータ6は、ロボットアー
ムを備えた人工衛星の動力学モデルを持ち、前記ロボッ
トアーム最適軌道18と前記RW指令値19からロボッ
トアームを備えた人工衛星の動作を計算する。
The simulator 6 carries out a simulation calculation for confirming the operation before actually operating the robot arm. The simulator 6 has a dynamic model of an artificial satellite equipped with a robot arm, and calculates the operation of the artificial satellite equipped with the robot arm from the robot arm optimum trajectory 18 and the RW command value 19.

【0022】本発明の第2の実施例を図2に示す。本実
施例は第1の実施例のロボット動作計画装置14に通信
手段13を追加して人工衛星用ロボット動作計画装置2
1に応用したものである。
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, a communication means 13 is added to the robot operation planning apparatus 14 of the first embodiment to add a robot operation planning apparatus 2 for artificial satellites.
It is applied to 1.

【0023】本実施例の人工衛星用ロボット動作計画装
置21は、前記ロボットコマンド生成手段2に接続され
ロボットコマンド16を前記人工衛星に伝える通信手段
13を含んでなる第1の実施例のロボット動作計画装置
14と、RW12が内装された人工衛星本体10と、該
人工衛星本体10に搭載されたロボットアーム11と、
該ロボットアーム11と前記人工衛星本体10に接続さ
れたロボットコントローラ15とを含んで構成されてい
る。
The artificial-satellite robot operation planning apparatus 21 of the present embodiment comprises a robot operation of the first embodiment, which is connected to the robot command generating means 2 and includes a communication means 13 for transmitting a robot command 16 to the artificial satellite. A planning device 14, an artificial satellite body 10 in which the RW 12 is installed, a robot arm 11 mounted on the artificial satellite body 10,
It is configured to include the robot arm 11 and a robot controller 15 connected to the artificial satellite body 10.

【0024】該ロボットコントローラ15は、第1の実
施例のロボット動作計画装置14に配置された通信手段
13と通信する通信手段13Aと、該通信手段13Aに
接続されロボットコマンド16Aを解釈するロボットコ
マンド解釈手段3Aと、該ロボットコマンド解釈手段3
Aとテーブルデータ記憶手段8Aと物理パラメータ記憶
手段9Aとに接続されロボットアーム11に最適軌道1
8Aを生成する軌道生成手段4Aと、該軌道生成手段4
Aと物理パラメータ記憶手段9Aとに接続されRW12
にRW指令値19Aを出すRW指令値生成手段5Aとを
含んでなる。
The robot controller 15 has a communication means 13A for communicating with the communication means 13 arranged in the robot motion planning apparatus 14 of the first embodiment, and a robot command connected to the communication means 13A for interpreting the robot command 16A. Interpretation means 3A and the robot command interpretation means 3
The optimum trajectory 1 for the robot arm 11 is connected to A, the table data storage means 8A and the physical parameter storage means 9A.
Trajectory generating means 4A for generating 8A, and the trajectory generating means 4
RW12 connected to A and the physical parameter storage means 9A
And RW command value generating means 5A for outputting the RW command value 19A.

【0025】ロボットアーム11を搭載している人工衛
星本体10は、ロボットアーム11を動作させると、ロ
ボットアーム11の反作用により姿勢変動を起こす。そ
のため、姿勢制御手段で人工衛星本体10の姿勢が一定
に保たれるように姿勢制御をおこなう。本実施例の人工
衛星本体10は、姿勢制御手段として、RW12を備え
ている。ロボット動作計画装置14は、ロボットコント
ローラ15と通信を行なう通信手段13が付加されてい
る。ロボットコントローラ15は人工衛星に搭載されて
おり、ロボット動作計画装置14から送られたロボット
コマンド16Aに従い、ロボットアーム11、および、
リアクションホイール12を制御する。
When the robot arm 11 is operated, the artificial satellite body 10 having the robot arm 11 causes a posture change due to the reaction of the robot arm 11. Therefore, the attitude control unit controls the attitude so that the attitude of the artificial satellite body 10 is kept constant. The artificial satellite body 10 of the present embodiment is provided with the RW 12 as attitude control means. The robot operation planning apparatus 14 is additionally provided with a communication unit 13 that communicates with the robot controller 15. The robot controller 15 is mounted on the artificial satellite, and according to the robot command 16A sent from the robot operation planning device 14, the robot arm 11 and
Control the reaction wheel 12.

【0026】ロボットコントローラ15はロボット動作
計画装置14と同じデータが記憶され、同じ動作をする
ロボットコマンド解釈手段3A、軌道生成手段4A、物
理パラメータ記憶手段9A、および、テーブルデータ記
憶手段8Aを備えているため、ロボット動作計画装置1
4からロボットコマンド16を送ることによりロボット
アーム11、および、RW12を動作させることができ
る。
The robot controller 15 stores the same data as that of the robot motion planning apparatus 14, and is provided with a robot command interpreting means 3A, a trajectory generating means 4A, a physical parameter storing means 9A, and a table data storing means 8A which perform the same operation. Therefore, the robot motion planning device 1
By sending the robot command 16 from 4, the robot arm 11 and the RW 12 can be operated.

【0027】本発明の第3の実施例である最適軌道の具
体的な生成方法を説明する。前述したように、ロボット
アーム11を搭載した人工衛星本体10の場合、ロボッ
トアーム11の動作により人工衛星本体10が姿勢変動
を起こす。人工衛星本体10の姿勢変動は、角運動量保
存則を用い式1のように計算することができる。
A concrete method of generating an optimum trajectory according to the third embodiment of the present invention will be described. As described above, in the case of the artificial satellite body 10 having the robot arm 11, the attitude of the artificial satellite body 10 changes due to the operation of the robot arm 11. The attitude variation of the artificial satellite body 10 can be calculated as in Equation 1 using the law of conservation of angular momentum.

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】人工衛星本体10の姿勢を一定に保ちなが
らロボットアーム11を動かす場合は、RW12はロボ
ットアーム11と符号が逆で同じ大きさの角運動量を出
力するように制御する必要がある。しかしながら、RW
12で出力できる角速度には制限があるので、ロボット
アーム11はRW12で出力できる範囲内の角運動量で
動作させなければならない。ロボットアーム11の角運
動量は動作させる軌道によって変わってくるので、人工
衛星本体10の姿勢制御を行ないながらロボットアーム
11を動作させる場合、軌道の始点と終点を直線で結ん
だ直線軌道が動作時間の最も短い軌道とはならない。
When the robot arm 11 is moved while keeping the attitude of the artificial satellite body 10 constant, the RW 12 needs to be controlled so as to output an angular momentum having the same sign as that of the robot arm 11 but the same sign. However, RW
Since the angular velocity that can be output by 12 is limited, the robot arm 11 must be operated with an angular momentum within the range that can be output by the RW 12. Since the angular momentum of the robot arm 11 changes depending on the orbit to be operated, when the robot arm 11 is operated while controlling the attitude of the artificial satellite body 10, a linear orbit that connects the start point and the end point of the orbit with a straight line is the operating time. It will not be the shortest orbit.

【0030】ここでは、姿勢制御が可能であり、かつ、
動作時間の最も短い最適軌道を求める方法を一例として
述べる。
Here, the attitude control is possible, and
As an example, a method for obtaining the optimum trajectory having the shortest operation time will be described.

【0031】[0031]

【数2】 [Equation 2]

【0032】この評価関数Jは、RW12によりロボッ
トアーム11の角運動量を補償できるときはロボットア
ーム11を最大速度で動作させ、ロボットアーム11を
最大速度で動作させたのではRW12でその角運動量を
補償できないときはRW12で補償できる程度の速度で
ロボットアーム11を動作させた場合のロボットアーム
11の動作時間を表している。また、1以下の係数を掛
けることにより、つぎのようにしてもよい。
The evaluation function J is such that when the angular momentum of the robot arm 11 can be compensated by the RW 12, the robot arm 11 is operated at the maximum speed, and when the robot arm 11 is operated at the maximum speed, the angular momentum is calculated by the RW 12. When the compensation is not possible, the operation time of the robot arm 11 when the robot arm 11 is operated at a speed that can be compensated by the RW 12 is shown. Further, the following may be performed by multiplying by a coefficient of 1 or less.

【0033】[0033]

【数3】 [Equation 3]

【0034】ここでは、最大加速度については考慮して
いない。最大加速度も考慮し、空間経路と速度パターン
を同時に生成しなければ、動作時間を最小にする最適軌
道は求まらないが、最大加速度も考慮し、速度パターン
も同時に生成すると計算量が多くなる。ここでは、ま
ず、式3を最小とする空間経路を生成し、つぎに、その
空間経路に沿って動作させたときの最適な速度パターン
を生成する近似的な最適軌道の生成方法を採る。ロボッ
トアームが最大速度に達するまで、軌道が十分長い場
合、動作時間を考慮すればよい。また、空間経路と速度
パターンを同時に生成する方法もあとで述べる。
Here, the maximum acceleration is not taken into consideration. The optimal trajectory that minimizes the operation time cannot be found unless the spatial path and the velocity pattern are generated at the same time considering the maximum acceleration, but the calculation amount increases if the velocity pattern is also generated at the same time considering the maximum acceleration. . Here, first, a spatial path that minimizes Equation 3 is generated, and then an approximate optimal trajectory generation method that generates an optimal velocity pattern when operating along the spatial path is adopted. If the trajectory is long enough to reach the maximum speed of the robot arm, the operation time may be taken into consideration. Also, a method for simultaneously generating a spatial path and a velocity pattern will be described later.

【0035】ロボットアームの角運動量の計算式は非線
形であるため、前述した評価関数を最小とする空間経路
を解析的に求めることは困難である。そこで、図3、4
のように、ロボットアームの動作範囲をメッシュ表40
1で区切り、メッシュ401表の各格子点において放射
状に単位軌道402を設定し、動的計画法を用い数値的
に空間経路を探索する。
Since the calculation formula of the angular momentum of the robot arm is non-linear, it is difficult to analytically obtain the spatial path that minimizes the evaluation function described above. Therefore, FIGS.
As shown in the table, the motion range of the robot arm
Unit trajectories 402 are set radially at each grid point on the mesh 401 table, and a spatial route is numerically searched using dynamic programming.

【0036】図6と図7を用い軌道を求める手順を説明
する。まず、図6に示したオフラインテーブルデータ生
成手段7での動作を説明する。図6のフローチャートの
ステップ番号600において{以下、単に(600)の
ようにステップの末尾に数字のみを表示する)}、変数
x、θ、zにそれぞれのメッシュの最小座標を入れ、単
位軌道番号nに1を入れる。
A procedure for obtaining a trajectory will be described with reference to FIGS. 6 and 7. First, the operation of the offline table data generating means 7 shown in FIG. 6 will be described. In the step number 600 of the flowchart of FIG. 6 (hereinafter, only the number is displayed at the end of the step such as (600))}, the minimum coordinates of each mesh are put in variables x, θ, and z, and the unit trajectory number Put 1 in n.

【0037】次に、始点の座標が[x、θ、z]であ
り、単位軌道番号がnである単位軌道のマトリクスCを
式4により計算し、単位軌道に関するテーブルデータと
してテーブルデータ記憶手段8に記憶する(601)。
Next, the matrix C of the unit orbit whose coordinates of the starting point is [x, θ, z] and the unit orbit number is n is calculated by the equation 4, and the table data storage means 8 is used as table data on the unit orbit. It is stored in (601).

【0038】[0038]

【数4】 [Equation 4]

【0039】ここで、マトリクスCは、角運動量の中間
計算値マトリクスDを単位軌道に沿って積分したもので
ある。
Here, the matrix C is obtained by integrating the intermediate calculation value matrix D of the angular momentum along the unit trajectory.

【0040】次に、単位軌道番号nと単位軌道の数を表
すn1と比較し(603)、単位軌道番号nがn1と等
しくなければ、nに1加え(602)、前記操作(60
1)に戻り、等しければ、次の操作(604)に移る。
Next, the unit orbit number n is compared with n1 representing the number of unit orbits (603). If the unit orbit number n is not equal to n1, 1 is added to n (602), and the operation (60) is performed.
Return to 1), and if equal, proceed to the next operation (604).

【0041】次に、アーム先端の座標[x、θ、z]に
対応するアームの関節角度を、格子点に関するテーブル
データとしてテーブルデータ記憶手段8に記憶する(6
04)。ここで、アーム先端の座標[x、θ、z]に対
応するアームの関節角度は前記操作(601)の途中で
生成される。
Next, the joint angles of the arm corresponding to the coordinates [x, θ, z] of the arm tip are stored in the table data storage means 8 as table data relating to lattice points (6).
04). Here, the joint angle of the arm corresponding to the coordinates [x, θ, z] of the arm tip is generated during the operation (601).

【0042】次に、単位軌道番号nを1に戻す(60
5)。次に、変数xとメッシュの最大x座標値を比較し
(607)、変数xがメッシュの最大x座標値と等しく
なければ、変数xにx方向の刻み幅を加え(606)、
前記操作(601)に戻り、等しければ、変数xをメッ
シュの最小x座標値に戻し(608)、次の操作(61
0)に移る。次に、変数θとメッシュの最大θ座標値を
比較し(610)、変数θがメッシュの最大θ座標値と
等しくなければ、変数θにθ方向の刻み幅を加え(60
9)、前記操作(601)に戻り、等しければ、変数θ
をメッシュの最小θ座標値に戻し(611)、次の操作
(610)に移る。次に、変数zとメッシュの最大z座
標値を比較し(613)、変数zがメッシュの最大z座
標値と等しくなければ、変数zにz方向の刻み幅を加え
(612)、前記操作(601)に戻り、等しければ終
了する。
Next, the unit orbit number n is returned to 1 (60
5). Next, the variable x is compared with the maximum x coordinate value of the mesh (607), and if the variable x is not equal to the maximum x coordinate value of the mesh, the step size in the x direction is added to the variable x (606),
Returning to the operation (601), if equal, the variable x is returned to the minimum x coordinate value of the mesh (608), and the next operation (61).
Move to 0). Next, the variable θ is compared with the maximum θ coordinate value of the mesh (610), and if the variable θ is not equal to the maximum θ coordinate value of the mesh, the step size in the θ direction is added to the variable θ (60
9), return to the operation (601), and if equal, the variable θ
Is returned to the minimum θ coordinate value of the mesh (611), and the next operation (610) is performed. Next, the variable z and the maximum z coordinate value of the mesh are compared (613). If the variable z is not equal to the maximum z coordinate value of the mesh, the step size in the z direction is added to the variable z (612), and the operation ( Return to 601), and if equal, end.

【0043】つまり、メッシュ401の全ての格子点の
全ての単位軌道402について、式4により、角運動量
の中間計算値マトリクスDを単位軌道に沿って積分した
ものであるマトリクスCを計算し、単位軌道に関するマ
トリクスCのテーブルデータと、格子点に関するアーム
関節角度のテーブルデータを生成する。この計算結果
は、テーブルデータ記憶手段8に記憶し、軌道生成手段
4でテーブルデータとして参照する。メッシュの格子点
とメッシュの各格子点に設定した単位軌道に関してテー
ブルデータを生成することにより、精度良く、また、効
率的にテーブルデータを構築することができる。
That is, for all the unit trajectories 402 of all the lattice points of the mesh 401, the matrix C, which is the integral of the intermediate calculation value matrix D of the angular momentum along the unit trajectory, is calculated by the equation 4, and the unit is calculated. The table data of the matrix C regarding the trajectory and the table data of the arm joint angles regarding the lattice points are generated. The calculation result is stored in the table data storage means 8 and referred to as table data by the trajectory generation means 4. By generating the table data for the grid points of the mesh and the unit trajectories set at the respective grid points of the mesh, the table data can be constructed accurately and efficiently.

【0044】図7に示した軌道生成手段4では、次の手
順により最適軌道を求める。 Step1 式5に従って人工衛星本体10とリンクの物理パラメー
タに依存するベクトルsを計算する。(614)
The trajectory generating means 4 shown in FIG. 7 obtains the optimum trajectory by the following procedure. The vector s depending on the physical parameters of the artificial satellite body 10 and the link is calculated according to Step 1 Expression 5. (614)

【0045】[0045]

【数5】 [Equation 5]

【0046】Step2 Step2では、図5に示した評価関数表500を作成
する。評価関数表500にはすべての格子点[x,θ,
z]について、軌道の終点[x(T),θ(T),z
(T)]からその格子点までの最適軌道の動作コストf
(x)、および、その格子点で選ばれた最適な単位軌道
が記入される。この評価関数表のすべての欄を埋める。
その手順は、まず、評価関数表のすべての欄の動作コス
トf(x)の値を無限大の値で埋め、初期化する(61
5)。次に、軌道の終点位置の欄の動作コストf(x)
の値を0で埋める(616)。次に、変数xに終点のx
座標からx方向の刻み幅を引いた値を、変数θ、zにメ
ッシュの最小座標値を入れる(617)。
Step 2 In Step 2, the evaluation function table 500 shown in FIG. 5 is created. In the evaluation function table 500, all grid points [x, θ,
z], the end point of the trajectory [x (T), θ (T), z
(T)] to operation point f of the optimum trajectory from the grid point
(X) and the optimum unit orbit selected at the lattice point are entered. Fill in all columns in this evaluation function table.
In the procedure, first, the values of the operation costs f (x) in all the columns of the evaluation function table are filled with infinite values and initialized (61).
5). Next, the operation cost f (x) in the column of the end point position of the trajectory
The value of is filled with 0 (616). Next, the variable x is the end point x
The value obtained by subtracting the step size in the x direction from the coordinate is put into the variables θ and z as the minimum coordinate value of the mesh (617).

【0047】次に、テーブルデータ記憶手段8に記憶さ
れたマトリクスC、および、Step1で計算したベク
トルsを用い、角運動量を単位軌道に沿って積分したも
のを式6により計算する。この角運動量を単位軌道に沿
って積分したものとテーブルデータ記憶手段8に記憶さ
れた関節角度を用い、式7により軌道の終点からその格
子点[x,θ,z]までの最適軌道の動作コストの値を
求め、その動作コストの値とその時に選ばれた最適な単
位軌道を、図5に示した評価関数表に埋める(61
8)。
Next, using the matrix C stored in the table data storage means 8 and the vector s calculated in Step 1, the integral of the angular momentum along the unit trajectory is calculated by the formula 6. Using the integral of this angular momentum along the unit trajectory and the joint angle stored in the table data storage means 8, the movement of the optimum trajectory from the end point of the trajectory to the lattice point [x, θ, z] is calculated by Equation 7. The cost value is obtained, and the operation cost value and the optimum unit trajectory selected at that time are filled in the evaluation function table shown in FIG. 5 (61).
8).

【0048】[0048]

【数6】 [Equation 6]

【0049】[0049]

【数7】 [Equation 7]

【0050】次に、変数zとメッシュの最大z座標値を
比較し(620)、変数zがメッシュの最大z座標値と
等しくなければ、変数zにz方向の刻み幅を加え(62
1)、前記操作(618)に戻り、等しければ、変数z
をメッシュの最小z座標値に戻し(619)、次の操作
(623)に移る。次に、変数θとメッシュの最大θ座
標値を比較し(623)、変数θがメッシュの最大θ座
標値と等しくなければ、変数θにθ方向の刻み幅を加え
(624)、前記操作(618)に戻り、等しければ、
変数θをメッシュの最小θ座標値に戻し(622)、次
の操作(625)に移る。次に、変数xと軌道の始点の
x座標値を比較し(625)、変数xが軌道の始点のx
座標値と等しくなければ、変数xからx方向の刻み幅を
減らし(626)、前記操作(618)に戻り、等しけ
れば、次の操作(627)に移る。
Next, the variable z is compared with the maximum z coordinate value of the mesh (620). If the variable z is not equal to the maximum z coordinate value of the mesh, the step size in the z direction is added to the variable z (62
1), return to the operation (618), and if equal, the variable z
Is returned to the minimum z-coordinate value of the mesh (619) and the next operation (623) is performed. Next, the variable θ and the maximum θ coordinate value of the mesh are compared (623). If the variable θ is not equal to the maximum θ coordinate value of the mesh, the step size in the θ direction is added to the variable θ (624), and the operation ( 618) and if they are equal,
The variable θ is returned to the minimum θ coordinate value of the mesh (622), and the process proceeds to the next operation (625). Next, the variable x is compared with the x coordinate value of the starting point of the trajectory (625), and the variable x is the x of the starting point of the trajectory.
If it is not equal to the coordinate value, the step size in the x direction is reduced from the variable x (626), and the process returns to the operation (618). If they are equal, the next operation (627) is performed.

【0051】つまり、テーブルデータ記憶手段8に記憶
されたマトリクスCとStep1で計算したベクトルs
を用い、式7および式8を繰返し計算し、図5に示した
評価関数表500を全て埋める。評価関数表500を埋
める方向501の順番は、矢印方向、つまり、x=x
(T)からx=x(0)の方向に向かって埋めていく。
That is, the matrix C stored in the table data storage means 8 and the vector s calculated in Step 1
Equation 7 and Equation 8 are repeatedly calculated using, and the evaluation function table 500 shown in FIG. 5 is completely filled. The order of the directions 501 for filling the evaluation function table 500 is the arrow direction, that is, x = x
Fill from (T) toward x = x (0).

【0052】Step3 Step3では、評価関数表500を参照し、ロボット
アームの最適な空間経路を生成する。まず、空間経路の
点列の初期値として軌道の始点の座標値Nに0を入れる
(627)。次に、評価関数表における、軌道の点列の
N番目の要素の座標値に対応する欄の最適な単位軌道を
参照し、式8により空間経路の点列のN+1番目の要素
をもとめる(628)。
Step 3 In Step 3, the evaluation function table 500 is referred to, and the optimum spatial path of the robot arm is generated. First, 0 is set to the coordinate value N of the starting point of the trajectory as the initial value of the point sequence of the spatial path (627). Next, in the evaluation function table, the optimum unit trajectory in the column corresponding to the coordinate value of the N-th element of the point sequence of the trajectory is referred to, and the N + 1-th element of the point sequence of the spatial path is obtained by Expression 8 (628 ).

【0053】[0053]

【数8】 [Equation 8]

【0054】次に、Nに1を加える(629)。軌道の
点列のN番目の要素と軌道の終点の座標値を比較し、軌
道の点列のN番目の要素の座標値が軌道の終点の座標値
と等しくなければ、前記(628)の操作に戻り、等し
ければ終了する。
Next, 1 is added to N (629). The coordinate value of the N-th element of the point sequence of the trajectory and the coordinate value of the end point of the trajectory are compared. If the coordinate value of the N-th element of the trajectory point sequence is not equal to the coordinate value of the end point of the trajectory, the operation of (628) above. Return to and end if equal.

【0055】つまり、評価関数表を参照し、軌道の始点
より式8を繰返し計算することにより空間経路を求め
る。ここで、Step2、Step3でメッシュの格子
点間の値が必要な場合が生じるが、メッシュの格子点間
の値については線形補完により生成する。
That is, the spatial path is obtained by referring to the evaluation function table and repeatedly calculating the equation 8 from the starting point of the trajectory. Here, in some cases, the values between the grid points of the mesh are required in Step 2 and Step 3, but the values between the grid points of the mesh are generated by linear complementation.

【0056】以上の操作で最適な空間経路が求まった
が、次に速度パターンの生成方法を述べる。まず、始点
より、図7の方法によって求まった最適な空間経路に沿
って、最大加速度で加速し、最大速度に達したら最大速
度で動作する軌道を生成する。ただし、ここではRWの
最大角速度、最大角加速度も考慮する必要があり、ここ
で述べている最大速度、最大加速度はロボットアームの
すべての関節とRWのすべての軸の最大角速度、最大角
加速度を考慮し、それらを越えないロボットアーム先端
の最大速度、最大加速度である。同様に終点より、図7
の方法によって求まった最適な空間経路に沿って、最大
加速度で加速し、最大速度に達したら最大速度で動作す
る軌道を生成する。次に、速度が等しくなる点で二つの
軌道を結ぶ。以上により最適軌道を求めることができ
る。
The optimum spatial path has been obtained by the above operation. Next, a method of generating a velocity pattern will be described. First, from the starting point, along the optimum spatial path obtained by the method of FIG. 7, acceleration is performed at maximum acceleration, and when the maximum velocity is reached, a trajectory that operates at maximum velocity is generated. However, it is necessary to consider the maximum angular velocity and the maximum angular acceleration of the RW here. The maximum velocity and the maximum acceleration described here are the maximum angular velocity and the maximum angular acceleration of all the joints of the robot arm and all the axes of the RW. Considering these, the maximum velocity and the maximum acceleration of the robot arm tip that do not exceed them. Similarly, from the end point,
By accelerating with the maximum acceleration along the optimal spatial path obtained by the method of (1), when the maximum velocity is reached, a trajectory that operates at the maximum velocity is generated. Next, connect the two orbits at the points where the velocities are equal. From the above, the optimum trajectory can be obtained.

【0057】本発明の第4の実施例である最適軌道の具
体的な生成方法を図8及び図9を用いて説明する。図6
及び図7に示した方法と同様に、動作範囲を図3、4の
ようにメッシュ401で区切り、空間を離散化し、メッ
シュの各格子点に放射状の単位軌道を設定する。さらに
加速度を考慮するため、アームの動作速度の大きさVを
表す軸を設け、離散化する。軌道の探索はこのx−θ−
z−V空間で行なう。
A concrete method of generating an optimum trajectory according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. Figure 6
Similarly to the method shown in FIG. 7, the operation range is divided by the mesh 401 as shown in FIGS. 3 and 4, the space is discretized, and the radial unit trajectory is set at each lattice point of the mesh. Further, in order to consider the acceleration, an axis representing the magnitude V of the operation speed of the arm is provided and discretized. The orbit search is this x-θ-
Perform in zV space.

【0058】Step1A オフラインテーブルデータ生成手段7の動作、および、
軌道生成手段のStep1Aの動作は図8に示すように
図6に示した方法である第3の実施例と同じである。
Step 1A Operation of the offline table data generating means 7, and
The operation of Step 1A of the trajectory generating means is the same as that of the third embodiment which is the method shown in FIG. 6 as shown in FIG.

【0059】前述した第3の実施例の軌道生成手段4の
Step2,3の動作に対応するStep2A,3Aの
動作について説明する。 Step2A Step2Aでは、評価関数表500を作成する。評価
関数表500にはすべての格子点[x,θ,z,V]に
ついて、軌道の終点[x(T),θ(T),z(T),
0]からその格子点までの最適軌道の動作コストf
(x)、および、その格子点で選ばれた最適な単位軌
道、最適な速度変化が記入される。この評価関数表50
0を埋める手順は次の通りである。
The operations of Steps 2A and 3A corresponding to the operations of Steps 2 and 3 of the trajectory generating means 4 of the third embodiment described above will be described. Step2A In Step2A, the evaluation function table 500 is created. In the evaluation function table 500, the end points of the trajectory [x (T), θ (T), z (T), for all the lattice points [x, θ, z, V].
0] to the lattice point, the operating cost f of the optimum trajectory
(X), the optimum unit trajectory selected at the lattice point, and the optimum speed change are entered. This evaluation function table 50
The procedure for filling in 0 is as follows.

【0060】まず、評価関数表500のすべての欄の動
作コストの値を無限大の値で埋め、初期化する(70
0)。次に、軌道の終点[x(T),θ(T),z
(T),0]の欄の動作コストの値を0で埋める(70
1)。次に、変数xに終点のx座標からx方向の刻み幅
を引いた値を変数θ、zにメッシュの最小座標値に入
れ、変数Vには0を入れる(702)。
First, the operation cost values in all columns of the evaluation function table 500 are filled with infinity values and initialized (70).
0). Next, the end point of the trajectory [x (T), θ (T), z
The value of the operation cost in the column of (T), 0] is filled with 0 (70
1). Next, the value obtained by subtracting the step size in the x direction from the x coordinate of the end point is put into the variable x, the minimum coordinate value of the mesh is put into the variables θ and z, and 0 is put into the variable V (702).

【0061】次に、式9により、軌道の終点からその格
子点[x,θ,z、V]までの最適軌道の動作コストの
値と、最適な単位軌道、最適な速度変化を求め評価関数
表を埋める。ただし、ロボットアームの関節、および、
RWの軸のうち一つでも、その角速度、角加速度が最大
値を越えている場合は、動作コストの値を無限大にす
る。ここで、ロボットアームの関節、および、RWの軸
の角速度、角加速度は、式10,11により求める。こ
の計算の途中で、テーブルデータ記憶手段8に記憶され
たマトリクスDとロボットアームの関節角度のデータを
利用している。(703)
Next, using the equation 9, the operating cost value of the optimum trajectory from the end point of the trajectory to the lattice point [x, θ, z, V], the optimum unit trajectory, and the optimum speed change are obtained and the evaluation function is obtained. Fill the table. However, the joints of the robot arm, and
If the angular velocity or the angular acceleration of one of the RW axes exceeds the maximum value, the value of the operation cost is set to infinity. Here, the joints of the robot arm and the angular velocities and angular accelerations of the RW axes are obtained by equations 10 and 11. In the middle of this calculation, the matrix D stored in the table data storage means 8 and the joint angle data of the robot arm are used. (703)

【0062】[0062]

【数9】 [Equation 9]

【0063】[0063]

【数10】 [Equation 10]

【0064】[0064]

【数11】 [Equation 11]

【0065】次に、変数Vとアーム先端の最大速度を比
較し(705)、変数Vがアーム先端の最大速度と等し
くなければ、変数Vに速度の刻み幅を加え(706)、
前記操作(703)に戻り、等しければ、変数Vを0に
戻し(704)、次の操作(708)に移る。次に、変
数zとメッシュの最大z座標値を比較し(708)、変
数zがメッシュの最大z座標値と等しくなければ、変数
zにz方向の刻み幅を加え(709)、前記操作(70
3)に戻り、等しければ、変数zをメッシュの最小z座
標値に戻し(707)、次の操作(711)に移る。次
に、変数θとメッシュの最大θ座標値を比較し(71
1)、変数θがメッシュの最大θ座標値と等しくなけれ
ば、変数θにθ方向の刻み幅を加え(712)、前記操
作(703)に戻り、等しければ、変数θをメッシュの
最小θ座標値に戻し(710)、次の操作(713)に
移る。次に、変数xと軌道の始点のx座標値を比較し
(713)、変数xが軌道の始点のx座標値と等しくな
ければ、変数xからx方向の刻み幅を減らし(71
4)、前記操作(703)に戻り、等しければ、次の操
作(715)に移る。
Next, the variable V is compared with the maximum velocity of the arm tip (705). If the variable V is not equal to the maximum velocity of the arm tip, the step size of the velocity is added to the variable V (706),
Return to the operation (703). If they are equal, the variable V is returned to 0 (704) and the next operation (708) is performed. Next, the variable z and the maximum z coordinate value of the mesh are compared (708). If the variable z is not equal to the maximum z coordinate value of the mesh, the step size in the z direction is added to the variable z (709), and the operation ( 70
Returning to 3), if they are equal, the variable z is returned to the minimum z coordinate value of the mesh (707), and the next operation (711) is performed. Next, the variable θ and the maximum θ coordinate value of the mesh are compared (71
1) If the variable θ is not equal to the maximum θ coordinate value of the mesh, the step size in the θ direction is added to the variable θ (712) and the process returns to the operation (703). If they are equal, the variable θ is set to the minimum θ coordinate of the mesh. The value is returned (710) and the next operation (713) is performed. Next, the variable x is compared with the x coordinate value of the starting point of the trajectory (713), and if the variable x is not equal to the x coordinate value of the starting point of the trajectory, the step size in the x direction is reduced from the variable x (71
4) Return to the operation (703), and if they are equal, move to the next operation (715).

【0066】Step3A ここでは、評価関数表500を参照し、軌道の始点より
式12を用い軌道を求める。まず、軌道の点列の初期値
として軌道の始点の座標値を入れ、その時の速度の大き
さに0を入れ、Nに0を入れる(715)。次に、評価
関数表における、軌道の点列のN番目の要素に対応する
欄の最適な単位軌道と最適な速度変化を参照し、式12
により軌道の点列のN+1番目の要素を求める(71
6)。次に、Nに1加える(717)。軌道の点列のN
番目の要素と軌道の終点の座標値を比較し、軌道の点列
のN番目の要素の座標値が軌道の終点の座標値と等しく
なければ、前記(716)の操作に戻り、等しければ終
了する。
Step 3A Here, with reference to the evaluation function table 500, the trajectory is obtained from the starting point of the trajectory by using Expression 12. First, the coordinate value of the starting point of the trajectory is entered as the initial value of the point sequence of the trajectory, 0 is entered in the magnitude of the velocity at that time, and 0 is entered in N (715). Next, referring to the optimal unit trajectory and the optimal velocity change in the column corresponding to the N-th element of the point sequence of the trajectory in the evaluation function table, Equation 12
The N + 1th element of the point sequence of the orbit is calculated by (71
6). Next, 1 is added to N (717). N of orbital point sequence
If the coordinate value of the N-th element of the sequence of points of the trajectory is not equal to the coordinate value of the endpoint of the trajectory, the procedure returns to the operation of (716) above, and if it is equal, ends. To do.

【0067】[0067]

【数12】 [Equation 12]

【0068】ここで、Step2A、Step3Aでメ
ッシュの格子点間が必要な場合が生じるが、メッシュの
格子点間の値については線形補完により生成する。
Here, in Step 2A and Step 3A, there may be a case where the mesh grid points are required, but the values between the mesh grid points are generated by linear interpolation.

【0069】本発明の第5の実施例である最適軌道を設
定する操作方法を説明する。図10は軌道の最適化を行
なうグラフィクス画面の一例である。800はロボット
の動作を表示するロボット動作表示ウインドウである。
810は操作者が教示したロボットコマンドを表示する
ロボットコマンド表示ウインドウである。820は操作
者が指示できるコマンドを表示したコマンドウインドウ
である。830は操作者に対して教示方法の説明等を表
示する操作指示ウインドウである。840はカーソルで
あり、マウスでこのカーソルを動かす。
An operation method for setting the optimum trajectory which is the fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is an example of a graphics screen for optimizing the trajectory. Reference numeral 800 is a robot operation display window for displaying the operation of the robot.
A robot command display window 810 displays the robot command taught by the operator. A command window 820 displays commands that can be instructed by the operator. An operation instruction window 830 displays an explanation of a teaching method for the operator. A cursor 840 is moved by a mouse.

【0070】801はロボットが操作する物体A、80
2、803はそれぞれ物体Aを接続できるポートB、ポ
ートCである。
Reference numeral 801 denotes an object A, 80 operated by the robot.
Reference numerals 2 and 803 denote a port B and a port C to which the object A can be connected.

【0071】811,812は操作者が教示した作業を
示すロボットコマンドである。grasp(A)は物体Aを
つかむ作業、attach(B)はポートBに物体を接続する
作業を示すロボットコマンドである。ロボットコマンド
間を結んだ線は作業が終わったときの状態を表す。81
3は作業を始める前の初期状態、814はgrasp(A)
という作業が終わったときの状態を表し、815はatta
ch(B)という作業が終わったときの状態をあらわす。
816、817は画面をスクロールさせるためのアイコ
ンである。
Reference numerals 811 and 812 are robot commands indicating the work taught by the operator. grasp (A) is a robot command indicating the work of grasping the object A, and attach (B) is a robot command indicating the work of connecting the object to the port B. The line connecting the robot commands shows the state when the work is completed. 81
3 is the initial state before starting work, 814 is grasp (A)
815 is atta when the work is finished
It shows the state when the work of ch (B) is completed.
Reference numerals 816 and 817 are icons for scrolling the screen.

【0072】821は最適化を行なうときに指定するコ
マンドである。822は軌道の通過点を教示するときに
指定するコマンドである。823はシミュレーションを
行なうときに指定するコマンドである。824は前の段
階のコマンドに戻るときに指定するコマンドである。
Reference numeral 821 is a command designated when performing optimization. Reference numeral 822 is a command designated when teaching the passing point of the trajectory. Reference numeral 823 is a command specified when performing a simulation. A command 824 is designated when returning to the command of the previous stage.

【0073】軌道の最適化を行なう場合の操作を説明す
る。 1.最適化コマンド821のところにカーソルを移動さ
せマウスのボタンをクリックする。
The operation for optimizing the trajectory will be described. 1. The cursor is moved to the optimization command 821 and the mouse button is clicked.

【0074】2.操作指示コマンド830に「どの作業
のアーム軌道を最適化しますか。」というメッセージが
表示されるので、ロボットコマンド表示ウインドウ82
0でどのロボットコマンドで表される作業の軌道を最適
化するかを指示する。例えば、grasp(A)のアーム軌
道を最適化するときは813のところにカーソルを移動
させクリックする。
2. A message "Which work arm trajectory do you want to optimize?" Is displayed in the operation command 830, and the robot command display window 82 is displayed.
0 indicates which robot command will optimize the trajectory of the work. For example, when optimizing the arm trajectory of the grasp (A), move the cursor to 813 and click.

【0075】3.操作指示コマンド830に「アームの
可動作範囲を指示してください。」というメッセージが
表示されるので、マウスでロボットアーム11を動か
し、すべての辺が座標軸に並行な直方体を数回指定し可
動作範囲を増やしたり減らしたりすることにより可動作
範囲を指定していく。すべての辺が座標軸に並行な直方
体は図に示すように対角の2点、を指定することによっ
て特定することができるので、この2点を指定すること
により直方体を指定する。例えば、点805、806を
指定することにより直方体804を指定する。
3. A message "Please instruct the movable range of the arm." Is displayed in the operation command 830, so move the robot arm 11 with the mouse and specify a rectangular parallelepiped with all sides parallel to the coordinate axis several times. Specify the operable range by increasing or decreasing the range. Since a rectangular parallelepiped whose all sides are parallel to the coordinate axis can be specified by designating two diagonal points, as shown in the figure, the rectangular parallelepiped is designated by designating these two points. For example, the rectangular parallelepiped 804 is designated by designating points 805 and 806.

【0076】この際、座標軸に並行にロボットアーム1
1が動くようにしておくと干渉する範囲が判り易く便利
である。このような操作が必要なのは、ロボットアーム
11の最適軌道を求める際、物体間の干渉チェックを行
なうと計算時間が長くなるからである。また、指定され
た作業において、ロボットアーム11が物体をつかんで
いる場合は、その物体をつかんだ状態で可動作範囲を指
定する。
At this time, the robot arm 1 is parallel to the coordinate axes.
If 1 is moved, it is easy to understand the range of interference and it is convenient. Such an operation is necessary because the calculation time becomes longer if the interference check between the objects is performed when the optimum trajectory of the robot arm 11 is obtained. Further, in the designated work, when the robot arm 11 is grasping an object, the movable range is designated while grasping the object.

【0077】また、動作の確認を行なうシミュレーショ
ンの場合は、シミュレーションコマンド823を選択
し、どの作業からどの作業までをシミュレーションする
かをロボットコマンド表示ウインドウで指定する。その
際、アームの角運動量等のグラグを表示するウインドウ
を開いて表示することもできる。また、814、815
などのロボットコマンド間を結んだ線を指定するとその
ときの状態を表示することができる。
Further, in the case of a simulation for confirming the operation, the simulation command 823 is selected, and which work to which work is to be simulated is designated in the robot command display window. At that time, it is also possible to open and display a window that displays a graph such as the angular momentum of the arm. Also, 814 and 815
If you specify a line that connects robot commands such as, the status at that time can be displayed.

【0078】また、通過点指示コマンド822を選択し
た場合は、ロボット動作表示ウインドウ800のロボッ
トアーム11を動かしながら通過点を教示できる。ま
た、最適軌道をもとに軌道を修正してもよい。
When the passing point instruction command 822 is selected, the passing point can be taught while moving the robot arm 11 in the robot operation display window 800. Also, the trajectory may be corrected based on the optimum trajectory.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明によれば、ロボット動作計画装置
及びその方法において、高速にロボットアームの最適軌
道を求めることができる。また、ロボット動作計画装置
とロボットコントローラの間の通信量を減らすこともで
きる。
According to the present invention, in the robot motion planning apparatus and method, the optimum trajectory of the robot arm can be obtained at high speed. Further, the amount of communication between the robot motion planning device and the robot controller can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例のロボット動作計画装置
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a robot motion planning apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例のロボット動作計画装置
とコントローラのブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a robot operation planning device and a controller according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例のロボット動作計画装置
のロボットアームの動作範囲をメッシュ化する方法を示
す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a method of meshing an operation range of a robot arm of a robot operation planning device according to a third exemplary embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例のロボット動作計画装置
のロボットアームの動作範囲をメッシュ化する方法を示
す正面図である。
FIG. 4 is a front view showing a method of meshing an operation range of a robot arm of a robot operation planning device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例のロボット動作計画装置
の評価関数表を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an evaluation function table of the robot motion planning apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例のロボット動作計画装置
のオフライン型動的計画法による最適軌道生成方法を示
すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing an optimal trajectory generation method by an offline dynamic programming method of a robot motion planning apparatus according to a third exemplary embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例のロボット動作計画装置
のオフライン型動的計画法による最適軌道生成方法を示
す図6の続きのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart continued from FIG. 6 showing an optimal trajectory generation method by the off-line dynamic programming of the robot motion planning apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施例のロボット動作計画装置
の他のオフライン型動的計画法による最適軌道生成方法
を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an optimal trajectory generation method by another off-line type dynamic programming method of the robot motion planning apparatus of the fourth exemplary embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例のロボット動作計画装置
の他のオフライン型動的計画法による最適軌道生成方法
を示す図8の続きのフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart following FIG. 8 showing an optimal trajectory generation method by another off-line dynamic programming method of the robot motion planning apparatus according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施例のロボット動作計画装
置の入出力装置に表示される最適化指定画面を示すブロ
ック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing an optimization designation screen displayed on the input / output device of the robot motion planning apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入出力手段 2 ロボットコマンド生成手段 3,3A ロボットコマンド解釈手段 4,4A 軌道生成手段 5,5A RW指令値生成手段 6 シミュレータ 7 オフラインテーブルデータ生成手段 8,8A テーブルデータ記憶手段 9,9A 物理パラメータ記憶手段 10 人工衛星本体 11 ロボットアーム 12 リアクションホイール 13,13A 通信手段 14,14A ロボット動作計画装置 15 ロボットコントローラ。 16,16A ロボットコマンド 17,17A 軌道の始点、終点と可動作領域 18,18A 最適軌道 19,19A RW指令値 20,20A テーブルデータ 21 人工衛星用ロボット動作計画装置 401 メッシュ 402 単位軌道 500 評価関数表 501 評価関数表を埋める方向 800 ロボット動作表示ウインドウ 801 物体A 802 ポートB 803 ポートC 804 直方体 805 点 806 点 810 ロボットコマンド表示ウインドウ 811 ロボットコマンド 812 ロボットコマンド 813 初期状態 814 作業終了状態 815 作業終了状態 816 アイコン 817 アイコン 820 コマンド表示ウインドウ 821 最適化コマンド 822 通過点コマンド 823 シミュレーションコマンド 824 前のコマンド 830 操作指示ウインドウ 840 カーソル 1 Input / Output Means 2 Robot Command Generation Means 3, 3A Robot Command Interpretation Means 4, 4A Trajectory Generation Means 5, 5A RW Command Value Generation Means 6 Simulator 7 Offline Table Data Generation Means 8, 8A Table Data Storage Means 9, 9A Physical Parameters Storage means 10 Artificial satellite body 11 Robot arm 12 Reaction wheel 13,13A Communication means 14,14A Robot operation planning device 15 Robot controller. 16,16A Robot command 17,17A Trajectory start and end points and movable area 18,18A Optimum trajectory 19,19A RW command value 20,20A Table data 21 Artificial satellite robot motion planner 401 Mesh 402 Unit trajectory 500 Evaluation function table 501 Direction for filling evaluation function table 800 Robot operation display window 801 Object A 802 Port B 803 Port C 804 Rectangular solid 805 points 806 points 810 Robot command display window 811 Robot command 812 Robot command 813 Initial state 814 Work end state 815 Work end state 816 Icon 817 Icon 820 Command display window 821 Optimization command 822 Pass point command 823 Simulation command 824 Previous command 830 Operation Instruction window 840 Cursor

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入出力手段と、該入出力手段に接続され
ロボットへの作業命令を生成するロボットコマンド生成
手段と、該ロボットコマンド生成手段に接続され前記作
業命令を解釈しロボットアームの軌道の始点と終点及び
可動作領域を生成するロボットコマンド解釈手段と、該
ロボットコマンド解釈手段に接続されロボットアームの
軌道を生成する軌道生成手段と、前記ロボットアームの
各リンクの物理パラメータを記憶する物理パラメータ記
憶手段と、を含んでなるロボット動作計画装置におい
て、前記物理パラメータ記憶手段に接続され前記軌道生
成手段で必要とする前記ロボットアームの動作コストの
計算データもしくは該計算データの中間計算値をオフラ
インで予め計算しテーブルデータとするオフラインテー
ブルデータ生成手段と、該オフラインテーブルデータ生
成手段に接続され前記テーブルデータを記憶し前記軌道
生成手段に送達するテーブルデータ記憶手段とを含んで
構成され、前記軌道生成手段が前記テーブルデータを用
いて最適軌道を生成するものであることを特徴とするロ
ボット動作計画装置。
1. An input / output unit, a robot command generation unit connected to the input / output unit for generating a work command to a robot, and connected to the robot command generation unit to interpret the work command to interpret a trajectory of a robot arm. Robot command interpreting means for generating a start point and an end point and a movable area, trajectory generating means for generating a trajectory of a robot arm connected to the robot command interpreting means, and a physical parameter for storing physical parameters of each link of the robot arm. In a robot operation planning device including a storage means, the calculation data of the operation cost of the robot arm or an intermediate calculation value of the calculation data required by the trajectory generation means connected to the physical parameter storage means is offline. An offline table data generating means for calculating the table data in advance and And a table data storage unit connected to the offline table data generation unit for storing the table data and delivering the table data to the trajectory generation unit, and the trajectory generation unit generates an optimum trajectory using the table data. A robot motion planning device characterized by being a thing.
【請求項2】 前記テーブルデータが、前記ロボットア
ームの動作範囲をメッシュ表を用いて区切り、前記ロボ
ットアームから前記メッシュ表の各格子点に向けて設定
された放射状の単位軌道と格子点によりテーブル化され
たデータであることを特徴とする請求項1に記載のロボ
ット動作計画装置。
2. The table data divides an operating range of the robot arm using a mesh table, and a table is formed by radial unit trajectories and grid points set from the robot arm to each grid point of the mesh table. The robot motion planning apparatus according to claim 1, wherein the robot motion planning apparatus is the converted data.
【請求項3】 前記テーブルデータが、前記ロボットア
ームの角運動量を単位軌道に沿って積分したデータ、も
しくは、前記ロボットアームの角運動量の中間計算値を
前記単位軌道に沿って積分したデータであることを特徴
とする請求項2に記載のロボット動作計画装置。
3. The table data is data obtained by integrating the angular momentum of the robot arm along a unit trajectory, or data obtained by integrating an intermediate calculated value of the angular momentum of the robot arm along the unit trajectory. The robot motion planning apparatus according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記テーブルデータが、前記ロボットア
ームの関節角度を含んだデータであることを特徴とする
請求項2または3のうち、いずれか1項に記載のロボッ
ト動作計画装置。
4. The robot motion planning apparatus according to claim 2, wherein the table data is data including a joint angle of the robot arm.
【請求項5】 前記軌道生成手段が、人工衛星本体に内
装され該人工衛星本体の姿勢制御を行うリアクションホ
イールを制御する手段であり、かつ、前記ロボットアー
ムの動作時間の最も短い軌道を生成する手段であること
を特徴とする請求項1から4のうち、いずれか1項に記
載のロボット動作計画装置。
5. The trajectory generation means is a means for controlling a reaction wheel that is installed in the artificial satellite body and controls the attitude of the artificial satellite body, and generates a trajectory with the shortest operation time of the robot arm. The robot motion planning apparatus according to any one of claims 1 to 4, which is a means.
【請求項6】 前記物理パラメータ記憶手段と前記軌道
生成手段と前記リアクションホイール指令値生成手段に
接続されており、それぞれの手段からのデータによりロ
ボットの動作を事前に確認できるシミュレータを有して
いることを特徴とする請求項1に記載のロボット動作計
画装置。
6. A simulator that is connected to the physical parameter storage means, the trajectory generation means, and the reaction wheel command value generation means, and has a simulator capable of confirming the operation of the robot in advance based on the data from the respective means. The robot motion planning apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項7】 前記入出力手段が、前記ロボットアーム
と該ロボットアームの周辺環境をグラフィクス表示する
ロボットコマンド表示手段を有していることを特徴とす
る請求項1に記載のロボット動作計画装置。
7. The robot motion planning apparatus according to claim 1, wherein the input / output unit has a robot command display unit for displaying the robot arm and a surrounding environment of the robot arm as a graphic.
【請求項8】 作業命令を受信する通信手段と、ロボッ
トへの作業命令を解釈しロボットアームの軌道の始点と
終点及び可動作領域を生成するロボットコマンド解釈手
段と、該ロボットコマンド生成手段に接続され前記ロボ
ットアームの軌道を生成する軌道生成手段と、前記ロボ
ットアームの各リンクの物理パラメータを記憶する物理
パラメータ記憶手段と、を含んでなるロボットコントロ
ーラにおいて、前記軌道生成手段で必要とする前記ロボ
ットアームの動作コストの計算データもしくは該計算デ
ータの中間計算値をオフラインで予め計算したテーブル
データを記憶し前記軌道生成手段に送達するテーブルデ
ータ記憶手段とを含んで構成され、前記軌道生成手段が
前記テーブルデータを用いて最適軌道を生成するもので
あることを特徴とするロボットコントローラ。
8. A communication means for receiving a work command, a robot command interpreting means for interpreting the work command to the robot and generating a start point and an end point of the trajectory of the robot arm, and an operable area, and connected to the robot command generation means. A robot controller comprising: trajectory generating means for generating a trajectory of the robot arm; and physical parameter storage means for storing a physical parameter of each link of the robot arm, wherein the robot required by the trajectory generating means. Table data storage means for storing calculation data of arm operation cost or intermediate calculation value of the calculation data off-line in advance and delivering it to the trajectory generation means, wherein the trajectory generation means is Characterized by generating an optimal trajectory using table data Robot controller.
【請求項9】 ロボットアームを有すロボットと、姿勢
制御用のリアクションホイールと、前記ロボットアーム
の動作計画に用いるロボット動作計画装置と、を含んで
なる人工衛星において、前記ロボット動作計画装置が、
請求項1から5のうち、いずれか1項に記載のロボット
動作計画装置であることを特徴とする人工衛星。
9. A satellite comprising a robot having a robot arm, a reaction wheel for attitude control, and a robot motion planning device used for motion planning of the robot arm, wherein the robot motion planning device comprises:
An artificial satellite comprising the robot operation planning apparatus according to any one of claims 1 to 5.
【請求項10】 ロボットアームの軌道を生成する最適
軌道生成方法において、該最適軌道生成方法が、前記ロ
ボットアームの動作範囲をメッシュ表で区切り、前記ロ
ボットアームから前記メッシュ表の各格子点に向けて設
定された放射状の単位軌道と格子点によりテーブル化さ
れた前記ロボットアームの動作コストを計算するのに必
要なデータもしくは該計算データの中間計算値を予めオ
フラインで計算しテーブルデータ記憶手段に記憶させる
方法と、前記ロボットアームの軌道の始点と終点及び可
動作領域から前記テーブルデータを利用し軌道生成手段
により前記ロボットアームの最適軌道を計算する方法と
であることを特徴とする最適軌道生成方法。
10. An optimal trajectory generation method for generating a trajectory of a robot arm, wherein the optimal trajectory generation method divides an operation range of the robot arm with a mesh table and directs the robot arm to each grid point of the mesh table. The data necessary for calculating the operation cost of the robot arm tabulated by the radial unit trajectories and grid points set by the above or an intermediate calculation value of the calculation data is calculated off-line in advance and stored in the table data storage means. And a method of calculating the optimum trajectory of the robot arm by the trajectory generating means using the table data from the start point and the end point of the trajectory of the robot arm and the movable area. .
【請求項11】 最適軌道生成方法が、前記人工衛星本
体の姿勢を制御でき、かつ、人工衛星本体に搭載された
ロボットアームの動作時間の最も短い最適軌道生成に用
いられていることを特徴とする請求項10に記載の最適
軌道生成方法。
11. The optimal trajectory generation method is used to generate an optimal trajectory that can control the attitude of the artificial satellite body and has the shortest operation time of a robot arm mounted on the artificial satellite body. The optimal trajectory generation method according to claim 10.
【請求項12】 前記テーブルデータが、前記ロボット
アームの角運動量もしくは該角運動量の中間計算値を単
位軌道に沿って積分する方法で求められていることを特
徴とする請求項10または11のうち、いずれか1項に
記載の最適軌道生成方法。
12. The table data is obtained by a method of integrating an angular momentum of the robot arm or an intermediate calculated value of the angular momentum along a unit trajectory. , The optimal trajectory generation method according to any one of items.
【請求項13】 前記テーブルデータが、前記ロボット
アームの関節角度をメッシュ表の格子点によりテーブル
化する方法で求められていることを特徴とする請求項1
0または11のうち、いずれか1項に記載の最適軌道生
成方法。
13. The table data is obtained by a method of tabulating the joint angles of the robot arm by using grid points of a mesh table.
The optimal trajectory generation method according to any one of 0 and 11.
【請求項14】 ロボットアームと該ロボットアームの
周辺環境をグラフィクス表示するロボットコマンド表示
手段を用いて、前記ロボットアームの可動作領域を前記
ロボットコマンド表示手段の画面上で前記ロボットアー
ムを動かすことができ、かつ、前記軌道生成手段で生成
された軌道を修正することができることを特徴とする請
求項10または11のうち、いずれか1項に記載の最適
軌道生成方法。
14. A robot arm and a robot command display means for graphically displaying the surrounding environment of the robot arm are used to move the movable area of the robot arm on the screen of the robot command display means. The optimal trajectory generation method according to claim 10, wherein the trajectory generated by the trajectory generation means can be corrected.
JP33826193A 1993-12-28 1993-12-28 Robot motion planning device, controller, and optimal trajectory generation method Pending JPH07200030A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33826193A JPH07200030A (en) 1993-12-28 1993-12-28 Robot motion planning device, controller, and optimal trajectory generation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33826193A JPH07200030A (en) 1993-12-28 1993-12-28 Robot motion planning device, controller, and optimal trajectory generation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07200030A true JPH07200030A (en) 1995-08-04

Family

ID=18316460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33826193A Pending JPH07200030A (en) 1993-12-28 1993-12-28 Robot motion planning device, controller, and optimal trajectory generation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07200030A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011167827A (en) * 2010-02-22 2011-09-01 Sinfonia Technology Co Ltd Track information generating device of moving device
JP2012045641A (en) * 2010-08-24 2012-03-08 Sinfonia Technology Co Ltd Orbital information generating device of moving device
US8855823B2 (en) 2011-04-28 2014-10-07 Seiko Epson Corporation Robot controller, simple installation-type robot, and method of controlling simple installation-type robot
JP2014193520A (en) * 2013-03-28 2014-10-09 Denso Wave Inc Multi-axis robot trajectory forming method and multi-axis robot control device
JP2019155501A (en) * 2018-03-09 2019-09-19 株式会社日立製作所 Track planning device, track planning method, and production system
JP2020011321A (en) * 2018-07-17 2020-01-23 オムロン株式会社 Acceleration adjustment device and acceleration adjustment program

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011167827A (en) * 2010-02-22 2011-09-01 Sinfonia Technology Co Ltd Track information generating device of moving device
JP2012045641A (en) * 2010-08-24 2012-03-08 Sinfonia Technology Co Ltd Orbital information generating device of moving device
US8855823B2 (en) 2011-04-28 2014-10-07 Seiko Epson Corporation Robot controller, simple installation-type robot, and method of controlling simple installation-type robot
US9427873B2 (en) 2011-04-28 2016-08-30 Seiko Epson Corporation Robot controller, simple installation-type robot, and method of controlling simple installation-type robot
JP2014193520A (en) * 2013-03-28 2014-10-09 Denso Wave Inc Multi-axis robot trajectory forming method and multi-axis robot control device
JP2019155501A (en) * 2018-03-09 2019-09-19 株式会社日立製作所 Track planning device, track planning method, and production system
JP2020011321A (en) * 2018-07-17 2020-01-23 オムロン株式会社 Acceleration adjustment device and acceleration adjustment program
WO2020017093A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 オムロン株式会社 Acceleration adjustment device and acceleration adjustment program
US11697206B2 (en) 2018-07-17 2023-07-11 Omron Corporation Acceleration adjustment apparatus and non-transitory computer-readable storage medium storing an acceleration adjustment program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khatib Real-time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots
US11975451B2 (en) Simulation-in-the-loop tuning of robot parameters for system modeling and control
US5430643A (en) Configuration control of seven degree of freedom arms
US5737500A (en) Mobile dexterous siren degree of freedom robot arm with real-time control system
Seraji et al. Motion control of 7-DOF arms: The configuration control approach
Forrest-Barlach et al. Inverse dynamics position control of a compliant manipulator
Shen et al. Asymptotic trajectory tracking of manipulators using uncalibrated visual feedback
CN112703090B (en) Robot control device, robot control method and storage medium
JP6750909B2 (en) Robot trajectory generation method, robot trajectory generation apparatus, and manufacturing method
Spofford et al. Redundancy control of a free-flying telerobot
JP3247832B2 (en) Kinematics arithmetic unit
JPH05158540A (en) Spacecraft arm control system and attitude control system for spacecraft with spacecraft
Saramago et al. Dynamic optimization for the trajectory planning of robot manipulators in the presence of obstacles
Bellmann et al. The DLR Robots library-Using replaceable packages to simulate various serial robots
Rachedi et al. Application of an H∞ control strategy to the parallel Delta
JP2610996B2 (en) Articulated robot controller
Leininger et al. Pole placement self-tuning control of manipulators
Jäger et al. Robotic Arms based Docking Simulator for Removal of Earth Observation CubeSats
Ozakyol et al. Kinematic and dynamic analysis and design toolbox of high-DOF hybrid multibody systems
JP2993708B2 (en) Industrial robot and its trajectory correction method
Damindarov et al. Design of Teleoperation System for Control over Industrial Manipulators with Upper-Limb Exoskeleton
Backes et al. Local-remote telerobotics for underwater vehicles
Hein Industrial robot manipulator with integrated automatic collision-free path planner
Spanos et al. Multisegment large space robot: Concept and design
Binder Distributed architecture and fast parallel algorithms in real-time robot control