JPH1128686A - ロボットアームの衝突回避方法 - Google Patents
ロボットアームの衝突回避方法Info
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- JPH1128686A JPH1128686A JP9179755A JP17975597A JPH1128686A JP H1128686 A JPH1128686 A JP H1128686A JP 9179755 A JP9179755 A JP 9179755A JP 17975597 A JP17975597 A JP 17975597A JP H1128686 A JPH1128686 A JP H1128686A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アーム先端の工具点が任意に旋回するタイプの
汎用的に利用される双腕ロボットにおいて、アーム同士
の衝突を回避しながら所望の動作を行わせる。 【解決手段】与点及び移動途中における衝突の可能性を
事前に判定し、衝突の可能性ありと判断した場合には、
片方の工具点を待避点に待避させるようにする。
汎用的に利用される双腕ロボットにおいて、アーム同士
の衝突を回避しながら所望の動作を行わせる。 【解決手段】与点及び移動途中における衝突の可能性を
事前に判定し、衝突の可能性ありと判断した場合には、
片方の工具点を待避点に待避させるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットアームの
駆動前に事前にアーム同士の衝突の可能性を予測し、衝
突の可能性があるときは、衝突を回避するように動作位
置を割り付けるようにしたロボットアームの衝突回避方
法に関する。
駆動前に事前にアーム同士の衝突の可能性を予測し、衝
突の可能性があるときは、衝突を回避するように動作位
置を割り付けるようにしたロボットアームの衝突回避方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】双腕ロボットのアーム同士の衝突を回避
する方法として本出願人は、特開平９−９４７８３号公
報において、各ロボットのアーム等を含むロボット占有
象限の重なり等の状態に基づいて衝突の有無を判断する
手法を開示した。この手法によれば、作業領域内におけ
るロボットアーム相互間の衝突の可能性を事前に判断
し、衝突が起こらないように各ロボットアームを駆動し
て衝突を回避することができる。
する方法として本出願人は、特開平９−９４７８３号公
報において、各ロボットのアーム等を含むロボット占有
象限の重なり等の状態に基づいて衝突の有無を判断する
手法を開示した。この手法によれば、作業領域内におけ
るロボットアーム相互間の衝突の可能性を事前に判断
し、衝突が起こらないように各ロボットアームを駆動し
て衝突を回避することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平９−９４７８３号公報において開示した発明は、ロ
ボット占有象限の定義やこれに基づく衝突判定等を高速
に行うために、アーム先端の作業用ヘッドの向きが平行
リンクにより固定されたロボットを対象としており、作
業用ヘッドの旋回が任意にできるようなロボットには適
用できないという課題を有している。
開平９−９４７８３号公報において開示した発明は、ロ
ボット占有象限の定義やこれに基づく衝突判定等を高速
に行うために、アーム先端の作業用ヘッドの向きが平行
リンクにより固定されたロボットを対象としており、作
業用ヘッドの旋回が任意にできるようなロボットには適
用できないという課題を有している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、先端に任意に旋回可能な
工具点ハンドを配設した２本のアームを備え、該アーム
が所定作業領域内を水平方向に動作する双腕ロボットの
前記アーム同士の衝突を回避する方法であって、工具点
ハンドの旋回時の中心点となる工具点が、該工具点の次
の動作位置である与点に移動した場合のアーム同士の衝
突の可能性を判定する与点衝突判定ステップと、工具点
の現在位置から与点までの移動中におけるアーム同士の
衝突の可能性を判定する移動中の衝突判定ステップと、
与点衝突判定ステップまたは移動中の衝突判定ステップ
において衝突の可能性ありと判定したときに、衝突を回
避するように工具点の動作を決定する衝突回避ステップ
とからなるロボットアームの衝突回避方法を提供するも
のである。
の具体的手段として本発明は、先端に任意に旋回可能な
工具点ハンドを配設した２本のアームを備え、該アーム
が所定作業領域内を水平方向に動作する双腕ロボットの
前記アーム同士の衝突を回避する方法であって、工具点
ハンドの旋回時の中心点となる工具点が、該工具点の次
の動作位置である与点に移動した場合のアーム同士の衝
突の可能性を判定する与点衝突判定ステップと、工具点
の現在位置から与点までの移動中におけるアーム同士の
衝突の可能性を判定する移動中の衝突判定ステップと、
与点衝突判定ステップまたは移動中の衝突判定ステップ
において衝突の可能性ありと判定したときに、衝突を回
避するように工具点の動作を決定する衝突回避ステップ
とからなるロボットアームの衝突回避方法を提供するも
のである。
【０００５】また、本発明においては、与点衝突判定ス
テップは、与点間のＸ軸方向の距離が所定のマージンの
範囲内か否かを判定するステップと、Ｘ軸方向の距離が
所定のマージンの範囲内の場合に、Ｙ座標が同一か否か
を判定するステップと、Ｙ座標が同一でない場合に、一
方のアームの工具点と他方のアームとの最短距離が所定
距離の範囲内か否かを判定するステップとからなるこ
と、移動中の衝突判定ステップは、工具点の移動中にお
けるアームの入れ換えの有無を判定するステップと、現
在位置における工具点間のＸ軸方向の距離及び与点間の
Ｘ軸方向の距離が所定範囲内か否かを判定するステップ
とからなること、所定のマージンは、工具点先端が旋回
する際の工具最大外形の動作半径の２倍の距離としたこ
と、所定距離は、工具点先端が旋回する際の工具最大外
形の動作半径の２倍の距離としたことを付加的要件とす
るものである。
テップは、与点間のＸ軸方向の距離が所定のマージンの
範囲内か否かを判定するステップと、Ｘ軸方向の距離が
所定のマージンの範囲内の場合に、Ｙ座標が同一か否か
を判定するステップと、Ｙ座標が同一でない場合に、一
方のアームの工具点と他方のアームとの最短距離が所定
距離の範囲内か否かを判定するステップとからなるこ
と、移動中の衝突判定ステップは、工具点の移動中にお
けるアームの入れ換えの有無を判定するステップと、現
在位置における工具点間のＸ軸方向の距離及び与点間の
Ｘ軸方向の距離が所定範囲内か否かを判定するステップ
とからなること、所定のマージンは、工具点先端が旋回
する際の工具最大外形の動作半径の２倍の距離としたこ
と、所定距離は、工具点先端が旋回する際の工具最大外
形の動作半径の２倍の距離としたことを付加的要件とす
るものである。
【０００６】更に、本発明においては、衝突回避ステッ
プでは、所定作業領域外に待避点を設け、少なくとも一
方の工具点を前記待避点に待避させて衝突を回避するよ
うにしたこと、待避点は、各工具点について２カ所ずつ
設け、各待避点は、矩形の作業領域の四隅からＸ軸方向
に所定のマージン以上離れたところに設置するようにし
たこと、Ｙ座標が小さい方の待避点をホームポジショ
ン、Ｙ座標が大きい方の待避点をサブホームポジション
とし、現在位置のＹ座標が小さい方の工具点をホームポ
ジションに移動させると共に、現在位置のＹ座標が大き
い方の工具点を与点に移動させ、次に、与点に位置して
いる一方の工具点をサブホームポジションに移動させる
と共に、ホームポジションにある他の工具点を与点に移
動させるようにしたことを付加的要件とするものであ
る。
プでは、所定作業領域外に待避点を設け、少なくとも一
方の工具点を前記待避点に待避させて衝突を回避するよ
うにしたこと、待避点は、各工具点について２カ所ずつ
設け、各待避点は、矩形の作業領域の四隅からＸ軸方向
に所定のマージン以上離れたところに設置するようにし
たこと、Ｙ座標が小さい方の待避点をホームポジショ
ン、Ｙ座標が大きい方の待避点をサブホームポジション
とし、現在位置のＹ座標が小さい方の工具点をホームポ
ジションに移動させると共に、現在位置のＹ座標が大き
い方の工具点を与点に移動させ、次に、与点に位置して
いる一方の工具点をサブホームポジションに移動させる
と共に、ホームポジションにある他の工具点を与点に移
動させるようにしたことを付加的要件とするものであ
る。
【０００７】このようなロボットアームの衝突回避方法
によれば、アームの先端に備えた工具点ハンドの旋回が
ある場合においても、与点における衝突の可能性、移動
中における衝突の可能性を的確に判定することができ、
判定結果に基づいて、アーム同士を衝突させずに工具点
を動作させることができる。
によれば、アームの先端に備えた工具点ハンドの旋回が
ある場合においても、与点における衝突の可能性、移動
中における衝突の可能性を的確に判定することができ、
判定結果に基づいて、アーム同士を衝突させずに工具点
を動作させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１に示す双腕ロボット
は、任意に旋回可能な作業用ヘッドである工具点ハンド
１０ａ、１１ａを先端に配設した左アーム１２、右アー
ム１３を備えている。左アーム１２は、互いに屈折自在
に連結された第１アーム１２ａと第２アーム１２ｂとを
有し、右アーム１３も同様に、互いに屈折自在に連結さ
れた第１アーム１３ａと第２アーム１３ｂとを有してい
る。また、工具点ハンド１０ａ、１１ａは、工具点１
０、１１を中心として任意の角度旋回可能であり、旋回
時の先端の動作半径はｍａ（マージン）で表される。ま
た、各アームの幅はｂｎで表される。
て図面を参照して説明する。図１に示す双腕ロボット
は、任意に旋回可能な作業用ヘッドである工具点ハンド
１０ａ、１１ａを先端に配設した左アーム１２、右アー
ム１３を備えている。左アーム１２は、互いに屈折自在
に連結された第１アーム１２ａと第２アーム１２ｂとを
有し、右アーム１３も同様に、互いに屈折自在に連結さ
れた第１アーム１３ａと第２アーム１３ｂとを有してい
る。また、工具点ハンド１０ａ、１１ａは、工具点１
０、１１を中心として任意の角度旋回可能であり、旋回
時の先端の動作半径はｍａ（マージン）で表される。ま
た、各アームの幅はｂｎで表される。
【０００９】このような双腕ロボットのアームが衝突を
回避しながら動作する手順を示したのが図２のフローチ
ャートである。この図２のフローチャートにおいては、
工具点１０の現在位置がＴＣＰ０（ｘ０、ｙ０）、工具
点１１の現在位置がＴＣＰ１（ｘ１、ｙ１）であり、工
具点１０の次の動作位置（以下、与点という）がＴＣＰ
０’（ｘ０’、ｙ０’）、工具点１１の与点がＴＣＰ
１’（ｘ１’、ｙ１’）である場合の衝突を回避する手
順を示しており、全体として与点衝突判定ステップＳ１
と、移動中の衝突判定ステップＳ２と、衝突回避ステッ
プＳ３とから構成されている。
回避しながら動作する手順を示したのが図２のフローチ
ャートである。この図２のフローチャートにおいては、
工具点１０の現在位置がＴＣＰ０（ｘ０、ｙ０）、工具
点１１の現在位置がＴＣＰ１（ｘ１、ｙ１）であり、工
具点１０の次の動作位置（以下、与点という）がＴＣＰ
０’（ｘ０’、ｙ０’）、工具点１１の与点がＴＣＰ
１’（ｘ１’、ｙ１’）である場合の衝突を回避する手
順を示しており、全体として与点衝突判定ステップＳ１
と、移動中の衝突判定ステップＳ２と、衝突回避ステッ
プＳ３とから構成されている。
【００１０】はじめに、与点衝突判定ステップＳ１にお
いて、工具点１０、１１の与点であるＴＣＰ０’、ＴＣ
Ｐ１’における衝突の判定を行う。まず、ＴＣＰ１’の
Ｘ座標ｘ１’からＴＣＰ０のＸ座標ｘ０’を引くことに
より、ＴＣＰ０’とＴＣＰ１’のＸ座標における距離を
求め、この距離が、所定のマージン、例えば図３に示す
ように２ｍａ（工具点先端が旋回する際の工具最大外形
の動作半径の２倍の距離）より大きいかどうかを判定し
（ステップＳ１１）、２ｍａより大きければ与点におけ
る衝突はあり得ないと判定する。なお、この所定のマー
ジンは、ここでは同一の工具が２つ配置されているため
に、ｍａの２倍の距離としているが、工具がアーム毎に
異なる場合には、マージンもアーム毎に異なる。従っ
て、例えば片方の工具のマージンがｍａ１、もう片方の
マージンがｍａ２であれば、前記所定のマージンは（ｍ
ａ１＋ｍａ２）のように与えられる。
いて、工具点１０、１１の与点であるＴＣＰ０’、ＴＣ
Ｐ１’における衝突の判定を行う。まず、ＴＣＰ１’の
Ｘ座標ｘ１’からＴＣＰ０のＸ座標ｘ０’を引くことに
より、ＴＣＰ０’とＴＣＰ１’のＸ座標における距離を
求め、この距離が、所定のマージン、例えば図３に示す
ように２ｍａ（工具点先端が旋回する際の工具最大外形
の動作半径の２倍の距離）より大きいかどうかを判定し
（ステップＳ１１）、２ｍａより大きければ与点におけ
る衝突はあり得ないと判定する。なお、この所定のマー
ジンは、ここでは同一の工具が２つ配置されているため
に、ｍａの２倍の距離としているが、工具がアーム毎に
異なる場合には、マージンもアーム毎に異なる。従っ
て、例えば片方の工具のマージンがｍａ１、もう片方の
マージンがｍａ２であれば、前記所定のマージンは（ｍ
ａ１＋ｍａ２）のように与えられる。
【００１１】また、（ｘ１’−ｘ０’）＜２ｍａの場合
は衝突の可能性が残されているため、次に与点のＹ座標
同士を比較する（ステップＳ１２）。ここで、ｙ０’＝
ｙ１’であれば、図４に示すようにアーム同士が交差し
ている状態若しくは衝突している状態にあるので、衝突
状態にあるといえる。従ってこの場合は衝突回避ステッ
プＳ３に移る。
は衝突の可能性が残されているため、次に与点のＹ座標
同士を比較する（ステップＳ１２）。ここで、ｙ０’＝
ｙ１’であれば、図４に示すようにアーム同士が交差し
ている状態若しくは衝突している状態にあるので、衝突
状態にあるといえる。従ってこの場合は衝突回避ステッ
プＳ３に移る。
【００１２】一方、ｙ０’≠ｙ１’であるときは、図５
に示すように、アームが互い違いになっている状態であ
る。このような状態をアームの絡まりがある状態とい
う。アームの絡まりには、図５（Ａ）に示すように（ｙ
０’−ｙ１’）＜０で右アーム１３が外側の場合、図５
（Ｂ）に示すように（ｙ０’−ｙ１’）＜０で左アーム
１２が外側の場合の２通りがある。このようにアームの
絡まりがある場合には、一方の工具点と他方のアームと
の最短距離を求め、この距離が所定距離の範囲内か否か
に基づいて衝突の判定を行う。
に示すように、アームが互い違いになっている状態であ
る。このような状態をアームの絡まりがある状態とい
う。アームの絡まりには、図５（Ａ）に示すように（ｙ
０’−ｙ１’）＜０で右アーム１３が外側の場合、図５
（Ｂ）に示すように（ｙ０’−ｙ１’）＜０で左アーム
１２が外側の場合の２通りがある。このようにアームの
絡まりがある場合には、一方の工具点と他方のアームと
の最短距離を求め、この距離が所定距離の範囲内か否か
に基づいて衝突の判定を行う。
【００１３】例えば、図５（Ａ）のように右アーム１３
が外側になっている場合には、工具点１０とアーム１３
ａの延長線との最短距離ｄ１、工具点１１とアーム１２
ａとの最短距離ｄ２、工具点１１とアーム１２ｂとの最
短距離ｄ３を求め、１つでもｄｎ＜ｍｂｎの条件に該当
する場合には衝突の可能性ありと判定して衝突回避処理
に移る。一方、ｄｎ＜ｍｂｎの条件に該当しない場合に
は与点における衝突はないものと判定し、移動中の衝突
判定ステップＳ２に移る（ステップＳ１３）。
が外側になっている場合には、工具点１０とアーム１３
ａの延長線との最短距離ｄ１、工具点１１とアーム１２
ａとの最短距離ｄ２、工具点１１とアーム１２ｂとの最
短距離ｄ３を求め、１つでもｄｎ＜ｍｂｎの条件に該当
する場合には衝突の可能性ありと判定して衝突回避処理
に移る。一方、ｄｎ＜ｍｂｎの条件に該当しない場合に
は与点における衝突はないものと判定し、移動中の衝突
判定ステップＳ２に移る（ステップＳ１３）。
【００１４】また、図５（Ｂ）のように、左アーム１２
が外側になっている場合には、工具点１１とアーム１２
ａの延長線との最短距離ｄ１、工具点１０とアーム１３
ａとの最短距離ｄ２、工具点１０とアーム１３ｂとの最
短距離ｄ３を求め、同様の判定を行う。なお、ここでは
ｍｂｎ＝２ｍａとするが、ｍｂｎの値は工具点ハンドの
形状、アームの幅等に応じて任意に変更可能である。
が外側になっている場合には、工具点１１とアーム１２
ａの延長線との最短距離ｄ１、工具点１０とアーム１３
ａとの最短距離ｄ２、工具点１０とアーム１３ｂとの最
短距離ｄ３を求め、同様の判定を行う。なお、ここでは
ｍｂｎ＝２ｍａとするが、ｍｂｎの値は工具点ハンドの
形状、アームの幅等に応じて任意に変更可能である。
【００１５】与点衝突判定ステップＳ１において与点で
の衝突なしと判定された場合には、次に、移動中の衝突
判定ステップＳ２において、移動中における衝突の可能
性を判定する。移動中の衝突判定においては、まず移動
前と移動後とで各工具点間のＹ座標の大小関係に変化が
あったかどうかを判定する。Ｙ座標の大小関係が逆転す
れば、Ｙ軸方向の移動中にアームの入れ換えがあり、ア
ーム同士が衝突する可能性がある。具体的には、図６
（Ａ）のように｛（ｙ０−ｙ１）（ｙ０’−ｙ１’）｝
≧０であれば衝突の可能性なし、図６（Ｂ）のように
｛（ｙ０−ｙ１）（ｙ０’−ｙ１’）｝＜０であれば衝
突の可能性ありと判定する（ステップＳ２１）。
の衝突なしと判定された場合には、次に、移動中の衝突
判定ステップＳ２において、移動中における衝突の可能
性を判定する。移動中の衝突判定においては、まず移動
前と移動後とで各工具点間のＹ座標の大小関係に変化が
あったかどうかを判定する。Ｙ座標の大小関係が逆転す
れば、Ｙ軸方向の移動中にアームの入れ換えがあり、ア
ーム同士が衝突する可能性がある。具体的には、図６
（Ａ）のように｛（ｙ０−ｙ１）（ｙ０’−ｙ１’）｝
≧０であれば衝突の可能性なし、図６（Ｂ）のように
｛（ｙ０−ｙ１）（ｙ０’−ｙ１’）｝＜０であれば衝
突の可能性ありと判定する（ステップＳ２１）。
【００１６】ステップＳ２１においてＹ軸方向の移動中
に衝突の可能性ありと判定された場合には、次に、Ｘ軸
方向の移動中における衝突の可能性について判定する。
図７に示すように、移動前及び移動後において、ＴＣＰ
０とＴＣＰ１のＸ座標及びＴＣＰ’０とＴＣＰ１’のＸ
座標が共に一定以上離れていれば衝突の可能性なしと判
定する。具体的には、ｘ１−ｘ０＞２ｍａであり、か
つ、ｘ１’−ｘ０’＞２ｍａであれば、衝突の可能性な
しと判定する（ステップＳ２２）。
に衝突の可能性ありと判定された場合には、次に、Ｘ軸
方向の移動中における衝突の可能性について判定する。
図７に示すように、移動前及び移動後において、ＴＣＰ
０とＴＣＰ１のＸ座標及びＴＣＰ’０とＴＣＰ１’のＸ
座標が共に一定以上離れていれば衝突の可能性なしと判
定する。具体的には、ｘ１−ｘ０＞２ｍａであり、か
つ、ｘ１’−ｘ０’＞２ｍａであれば、衝突の可能性な
しと判定する（ステップＳ２２）。
【００１７】一方、ｘ１−ｘ０＞２ｍａ、かつ、ｘ１’
−ｘ０’＞２ｍａの条件を満たさない場合には、衝突の
可能性ありとして衝突回避ステップＳ３に移る。
−ｘ０’＞２ｍａの条件を満たさない場合には、衝突の
可能性ありとして衝突回避ステップＳ３に移る。
【００１８】与点衝突判定ステップＳ１若しくは移動中
の衝突判定ステップＳ２において衝突と判定された場合
には、衝突回避ステップＳ３において衝突回避処理を行
う。この衝突回避処理においては、衝突を回避するため
に待避点を設け、片方の工具点を一度待避点に移動さ
せ、その間にもう片方の工具点を与点に移動させる。そ
して次に、待避点にいる工具点を与点に移動させ、与点
にいる他方の工具点を待避点に移すようにする。つま
り、工具点を交互に移動させるわけである。
の衝突判定ステップＳ２において衝突と判定された場合
には、衝突回避ステップＳ３において衝突回避処理を行
う。この衝突回避処理においては、衝突を回避するため
に待避点を設け、片方の工具点を一度待避点に移動さ
せ、その間にもう片方の工具点を与点に移動させる。そ
して次に、待避点にいる工具点を与点に移動させ、与点
にいる他方の工具点を待避点に移すようにする。つま
り、工具点を交互に移動させるわけである。
【００１９】工具点の待避点をホームポジション（Ｈ
Ｐ）と呼ぶ。ＨＰは、相手アームの動作の妨げにならな
い点、絶対に衝突のない点であり、いわばアームの安全
地帯である。また、ＨＰは各アームごとに２カ所設置
し、Ｙ座標の小さい方をＨＰ、Ｙ座標の大きい方をサブ
ＨＰ（ＳＨＰ）とする。
Ｐ）と呼ぶ。ＨＰは、相手アームの動作の妨げにならな
い点、絶対に衝突のない点であり、いわばアームの安全
地帯である。また、ＨＰは各アームごとに２カ所設置
し、Ｙ座標の小さい方をＨＰ、Ｙ座標の大きい方をサブ
ＨＰ（ＳＨＰ）とする。
【００２０】ＨＰ、ＳＨＰは、図８に示すように、工具
点の作業領域１４の４隅からＸ軸方向に所定のマージ
ン、例えば２ｍａ以上離れたところに設け、工具点１０
のＨＰをＨＰ０、ＳＵＰをＳＵＰ０とし、工具点１１の
ＨＰをＨＰ１、ＳＵＰをＳＵＰ１とする。また、Ｙ軸方
向については作業領域１４より外側にあればよい。
点の作業領域１４の４隅からＸ軸方向に所定のマージ
ン、例えば２ｍａ以上離れたところに設け、工具点１０
のＨＰをＨＰ０、ＳＵＰをＳＵＰ０とし、工具点１１の
ＨＰをＨＰ１、ＳＵＰをＳＵＰ１とする。また、Ｙ軸方
向については作業領域１４より外側にあればよい。
【００２１】衝突回避処理においては、まず、ｙ０’と
ｙ１’とを比較し、この値が小さい方の工具点をＨＰに
移す。そして同時に値が大きい方の工具点を与点に移
す。つまり、アームの入れ換えがないように工具点を移
動させるのである。
ｙ１’とを比較し、この値が小さい方の工具点をＨＰに
移す。そして同時に値が大きい方の工具点を与点に移
す。つまり、アームの入れ換えがないように工具点を移
動させるのである。
【００２２】具体的には、（ｙ０’−ｙ１’）＜０の関
係が成立するかどうかを判定し（ステップＳ３１）、こ
の関係が成立する場合は、図９（Ａ）に示すように、工
具点１０をＨＰ０に移動させると共に工具点１１をＴＣ
Ｐ１’に移動させ、次に、工具点１０をＴＣＰ０’に、
工具点１１をＳＨＰ１にそれぞれ移動させる（ステップ
Ｓ３２）。
係が成立するかどうかを判定し（ステップＳ３１）、こ
の関係が成立する場合は、図９（Ａ）に示すように、工
具点１０をＨＰ０に移動させると共に工具点１１をＴＣ
Ｐ１’に移動させ、次に、工具点１０をＴＣＰ０’に、
工具点１１をＳＨＰ１にそれぞれ移動させる（ステップ
Ｓ３２）。
【００２３】一方、（ｙ０’−ｙ１’）＜０の関係が成
立しない場合は、図９（Ｂ）に示すように、工具点１０
をＴＣＰ０’に移動させると共に工具点１１をＨＰに移
動させ、次に、工具点１０をＳＨＰに、工具点１１をＴ
ＣＰ１’にそれぞれ移動させる（ステップＳ３３）。な
お、ｙ０’−ｙ１’＝０の場合は、どちらを先に移動さ
せてもよい。
立しない場合は、図９（Ｂ）に示すように、工具点１０
をＴＣＰ０’に移動させると共に工具点１１をＨＰに移
動させ、次に、工具点１０をＳＨＰに、工具点１１をＴ
ＣＰ１’にそれぞれ移動させる（ステップＳ３３）。な
お、ｙ０’−ｙ１’＝０の場合は、どちらを先に移動さ
せてもよい。
【００２４】このようにしてどちらか片方の工具点をＨ
Ｐ若しくはＳＨＰに待避させながら交互に工具点を与点
に移動させることにより、衝突を回避することができ
る。
Ｐ若しくはＳＨＰに待避させながら交互に工具点を与点
に移動させることにより、衝突を回避することができ
る。
【００２５】また、与点衝突判定、移動中の衝突判定の
いずれにおいても衝突の可能性なしと判定された場合
は、工具点を待避点に待避させることなく与点へ移動さ
せることができる。
いずれにおいても衝突の可能性なしと判定された場合
は、工具点を待避点に待避させることなく与点へ移動さ
せることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るロボ
ットアームの衝突回避方法は、アームの先端に備えた工
具点の旋回がある場合においても、与点における衝突の
可能性、移動中における衝突の可能性を的確かつ高速に
判定することができ、判定結果に基づいて、アーム同士
を衝突させずに工具点を動作させることができるので、
様々な用途に利用される汎用的な双腕ロボットに適用す
ることができる。
ットアームの衝突回避方法は、アームの先端に備えた工
具点の旋回がある場合においても、与点における衝突の
可能性、移動中における衝突の可能性を的確かつ高速に
判定することができ、判定結果に基づいて、アーム同士
を衝突させずに工具点を動作させることができるので、
様々な用途に利用される汎用的な双腕ロボットに適用す
ることができる。
【図１】本発明に係るロボットアームの衝突回避方法を
適用する双腕ロボットの一例を示す説明図である。
適用する双腕ロボットの一例を示す説明図である。
【図２】同ロボットアームの衝突回避方法の実施の形態
の一例を示すフローチャート図である。
の一例を示すフローチャート図である。
【図３】与点における衝突の可能性がない場合のアーム
の状態を示す説明図である。
の状態を示す説明図である。
【図４】与点においてアームが交差している状態を示す
説明図である。
説明図である。
【図５】与点においてアームの絡まりがある状態を示す
説明図である。
説明図である。
【図６】移動中において、アーム同士が衝突する場合と
衝突しない場合とを示す説明図である。
衝突しない場合とを示す説明図である。
【図７】移動中において、アーム同士が衝突しない場合
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】待避点の設置位置を示す説明図である。
【図９】各アームが衝突を回避して動作するときの動作
手順を示す説明図である。
手順を示す説明図である。
１０、１１；工具点 １０ａ、１１ａ；工具点ハンド
１２、１３；アーム １２ａ、１３ａ；第１アーム １２ｂ、１３ｂ；第２ア
ーム １４；作業領域 Ｓ１：与点衝突判定ステップ Ｓ２：移動中の衝突判定
ステップ Ｓ３：衝突回避ステップ
１２、１３；アーム １２ａ、１３ａ；第１アーム １２ｂ、１３ｂ；第２ア
ーム １４；作業領域 Ｓ１：与点衝突判定ステップ Ｓ２：移動中の衝突判定
ステップ Ｓ３：衝突回避ステップ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年７月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】また、（ｘ１’−ｘ０’）≦２ｍａの場合
は衝突の可能性が残されているため、次に与点のＹ座標
同士を比較する（ステップＳ１２）。ここで、ｙ０’＝
ｙ１’であれば、図４に示すようにアーム同士が交差し
ている状態若しくは衝突している状態にあるので、衝突
状態にあるといえる。従ってこの場合は衝突回避ステッ
プＳ３に移る。
は衝突の可能性が残されているため、次に与点のＹ座標
同士を比較する（ステップＳ１２）。ここで、ｙ０’＝
ｙ１’であれば、図４に示すようにアーム同士が交差し
ている状態若しくは衝突している状態にあるので、衝突
状態にあるといえる。従ってこの場合は衝突回避ステッ
プＳ３に移る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】一方、ｙ０’≠ｙ１’であるときは、図５
に示すように、アームが互い違いになっている状態であ
る。このような状態をアームの絡まりがある状態とい
う。アームの絡まりには、図５（Ａ）に示すように（ｙ
０’−ｙ１’）＜０で右アーム１３が外側の場合、図５
（Ｂ）に示すように（ｙ０’−ｙ１’）＞０で左アーム
１２が外側の場合の２通りがある。このようにアームの
絡まりがある場合には、一方の工具点と他方のアームと
の最短距離を求め、この距離が所定距離の範囲内か否か
に基づいて衝突の判定を行う。
に示すように、アームが互い違いになっている状態であ
る。このような状態をアームの絡まりがある状態とい
う。アームの絡まりには、図５（Ａ）に示すように（ｙ
０’−ｙ１’）＜０で右アーム１３が外側の場合、図５
（Ｂ）に示すように（ｙ０’−ｙ１’）＞０で左アーム
１２が外側の場合の２通りがある。このようにアームの
絡まりがある場合には、一方の工具点と他方のアームと
の最短距離を求め、この距離が所定距離の範囲内か否か
に基づいて衝突の判定を行う。
Claims (8)
- 【請求項１】先端に任意に旋回可能な工具点ハンドを配
設した２本のアームを備え、該アームが所定作業領域内
を水平方向に動作する双腕ロボットの前記アーム同士の
衝突を回避する方法であって、前記工具点ハンドの旋回
時の中心点となる工具点が、該工具点の次の動作位置で
ある与点に移動した場合の前記アーム同士の衝突の可能
性を判定する与点衝突判定ステップと、前記工具点の現
在位置から前記与点までの移動中における前記アーム同
士の衝突の可能性を判定する移動中の衝突判定ステップ
と、前記与点衝突判定ステップまたは前記移動中の衝突
判定ステップにおいて衝突の可能性ありと判定したとき
に、衝突を回避するように工具点の動作を決定する衝突
回避ステップとからなるロボットアームの衝突回避方
法。 - 【請求項２】与点衝突判定ステップは、与点間のＸ軸方
向の距離が所定のマージンの範囲内か否かを判定するス
テップと、前記Ｘ軸方向の距離が所定のマージンの範囲
内の場合に、Ｙ座標が同一か否かを判定するステップ
と、前記Ｙ座標が同一でない場合に、一方のアームの工
具点と他方のアームとの最短距離が所定距離の範囲内か
否かを判定するステップとからなる請求項１に記載のロ
ボットアームの衝突回避方法。 - 【請求項３】移動中の衝突判定ステップは、工具点の移
動中におけるアームの入れ換えの有無を判定するステッ
プと、現在位置における工具点間のＸ軸方向の距離及び
与点間のＸ軸方向の距離が所定距離の範囲内か否かを判
定するステップとからなる請求項１に記載のロボットア
ームの衝突回避方法。 - 【請求項４】所定のマージンは、工具点先端が旋回する
際の工具最大外形の動作半径の２倍の距離とした請求項
２に記載のロボットアームの衝突回避方法。 - 【請求項５】所定距離は、工具点先端が旋回する際の工
具最大外形の動作半径の２倍の距離とした請求項２また
は３に記載のロボットアームの衝突回避方法。 - 【請求項６】衝突回避ステップでは、所定作業領域外に
待避点を設け、少なくとも一方の工具点を前記待避点に
待避させて衝突を回避するようにした請求項１に記載の
ロボットアームの衝突回避方法。 - 【請求項７】待避点は、各工具点について２カ所ずつ設
け、各待避点は、矩形の作業領域の四隅からＸ軸方向に
所定のマージン以上離れたところに設置するようにした
請求項６に記載のロボットアームの衝突回避方法。 - 【請求項８】Ｙ座標が小さい方の待避点をホームポジシ
ョン、Ｙ座標が大きい方の待避点をサブホームポジショ
ンとし、現在位置のＹ座標が小さい方の工具点を前記ホ
ームポジションに移動させると共に、現在位置のＹ座標
が大きい方の工具点を与点に移動させ、次に、与点に位
置している一方の工具点を前記サブホームポジションに
移動させると共に、前記ホームポジションにある他の工
具点を与点に移動させるようにした請求項７に記載のロ
ボットアームの衝突回避方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179755A JPH1128686A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | ロボットアームの衝突回避方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179755A JPH1128686A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | ロボットアームの衝突回避方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1128686A true JPH1128686A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16071322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9179755A Pending JPH1128686A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | ロボットアームの衝突回避方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1128686A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015151164A (ja) * | 2014-02-15 | 2015-08-24 | 大森機械工業株式会社 | 糊付装置 |
| CN109955240A (zh) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 苏州吉成智能科技有限公司 | 一种多机械手取放药方法 |
| CN113715027A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-11-30 | 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 | 7自由度双臂协作机器人防止自碰撞轨迹规划方法及系统 |
| US11285606B2 (en) | 2018-10-03 | 2022-03-29 | Casio Computer Co., Ltd. | Control device, robot, control method, and non-transitory computer-readable recording medium |
| CN114533263A (zh) * | 2020-11-24 | 2022-05-27 | 上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司 | 机械臂碰撞提示方法、可读存储介质、手术机器人及系统 |
| CN115716265A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-02-28 | 中国电器科学研究院股份有限公司 | 一种机器人双臂碰撞神经反射控制方法 |
| CN117754562A (zh) * | 2023-11-14 | 2024-03-26 | 湖南视比特机器人有限公司 | 一种双臂共y轴桁架机器人搬运轨迹规划方法及系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63256384A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-24 | 富士通株式会社 | 複腕協調ロボツト作業システムにおける干渉チエツク方式 |
| JPH0631657A (ja) * | 1992-07-16 | 1994-02-08 | Fujitsu Ltd | 移動ロボット制御方式 |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP9179755A patent/JPH1128686A/ja active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051107 |
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