WO2020149021A1 - 経路生成装置、経路生成方法、及び経路生成プログラム - Google Patents

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clearance
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徳和 殿谷
春香 藤井
岳史 小島
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40519—Motion, trajectory planning

Definitions

  • the present invention relates to a route generation device, a route generation method, and a route generation program.
  • Patent Document 1 a simulation of a motion program of a robot is executed, a motion path acquisition unit that acquires a first motion path and an interference in the first motion path are detected, and before and after the interference occurs. Between the first and second teaching points and the teaching point specifying unit that specifies the first teaching point and the second teaching point, which are the teaching points, and at least one of the first and second teaching points based on the search direction and the search distance defined by random numbers. An operation path generation unit that automatically inserts the third teaching point to generate a second operation path that does not cause interference, and an evaluation based on at least one predetermined parameter for each of the second operation paths.
  • a robot simulation apparatus is disclosed that includes an evaluation unit that performs the operation, and an operation path selection unit that selects an optimum operation path from a plurality of second operation paths based on the evaluation.
  • the route is created so that the robot does not interfere with the obstacle, that is, the distance between the robot and the obstacle keeps a safe distance.
  • the clearance amount indicating the safe distance between the robot and the obstacle has been set uniformly for the robot or the obstacle.
  • the clearance amount is set uniformly for robots or obstacles, for example, in a pick-and-place device
  • the clearance amount of the box in which the work is stored is set to be large in order to enhance safety
  • the corner of the box Increases the probability of failing to pick the workpiece. Therefore, the overall success rate of picking is reduced.
  • the clearance amount is set to be small in order to increase the picking success rate, the safety will be reduced. That is, the risk of the robot interfering with an obstacle increases.
  • the present invention has been made in view of the above points, and it is possible to prevent a decrease in the success rate of the operation of a robot and a decrease in the safety of the operation of the robot, and a path generation device and a path.
  • the purpose is to provide a generator.
  • a first aspect of the disclosure is a path generation device, which includes posture information regarding an initial posture and a target posture of a robot, position information regarding a position of the robot, and obstacles including positions of obstacles existing within a range where the robot interferes with the obstacle. Based on the positional relationship between the robot and the obstacle, and an obstacle existing within a range where the robot and the robot interfere with each other, based on a positional relationship between the robot and the obstacle.
  • a setting unit that sets a clearance amount that indicates the amount of clearance for avoiding the interference, an initial posture and a target posture of the robot, a position of the robot, a position of the obstacle, and a shape of the robot.
  • a route generation unit that generates route information regarding the route of the robot based on the clearance amount set by the setting unit.
  • the setting unit reduces the clearance amount when the route generated by the route generation unit does not satisfy a predetermined route condition, and the route generation unit sets the initial posture of the robot and The route information may be regenerated based on the target posture, the position of the robot, the position of the obstacle, the shape of the robot, and the clearance amount set by the setting unit.
  • the setting unit clears the obstacle without the dent.
  • a clearance amount smaller than the amount may be set.
  • the setting unit calculates the velocity or acceleration of the joint of the robot based on the route information, and when the calculated velocity or acceleration of the joint of the robot is equal to or more than a predetermined threshold value, the velocity Alternatively, the clearance amount may be increased so that the acceleration becomes less than a predetermined threshold value.
  • the setting unit may receive an adjustment coefficient for adjusting the clearance amount, and adjust a plurality of the clearance amounts based on the received adjustment coefficient.
  • the display control unit may be configured to control the display of the obstacle to be different according to the clearance amount.
  • a second aspect of the disclosure is a route generation method, in which a computer includes posture information regarding an initial posture and a target posture of a robot, position information regarding a position of the robot, and a position of an obstacle existing within a range where the computer interferes with the robot. Existing in a range in which the robot and the robot interfere with each other, based on an acquisition step of acquiring the obstacle information including the specification information regarding the specification including the shape of the robot, and the positional relationship between the robot and the obstacle.
  • a third aspect of the disclosure is a route generation program, which uses a computer to set posture information regarding an initial posture and a target posture of a robot, position information regarding a position of the robot, and a position of an obstacle existing within a range where the robot interferes with the robot. And an obstacle existing within a range where the robot and the robot interfere with each other based on the positional information between the robot and the obstacle.
  • a setting unit that sets a clearance amount that represents the amount of clearance for avoiding the interference, an initial posture and a target posture of the robot, a position of the robot, a position of the obstacle, and the robot.
  • a route generation unit that generates route information regarding the route of the robot based on the shape and the clearance amount set by the setting unit.
  • the present invention it is possible to prevent the safety rate of the robot operation from being reduced while preventing the success rate of the robot operation from being reduced.
  • 1 is a diagram showing a schematic configuration of a robot and a robot controller.
  • the robot controller 10 is connected to the robot RB and controls the operation of the robot RB.
  • the robot controller 10 controls the operation of the robot RB by outputting various parameters (operation command values) for controlling the operation of the robot RB to the robot RB.
  • the robot control device 10 also has a function as a route generation device that generates a route for the robot RB. The detailed configuration of the robot controller 10 will be described later.
  • the robot RB moves along a plurality of teaching points taught by a user or a plurality of waypoints generated from a route plan.
  • the various operation command values include, for example, speed, acceleration, deceleration, and rotation angle of the joint of the robot RB.
  • the robot hand H is attached to the tip as an end effector.
  • the robot RB is, for example, a so-called pick-and-place robot that grips the work W, which is an operation target of the robot RB, at a predetermined position, and transports and places it to a predetermined destination.
  • the robot RB has a tool attached as an end effector. In this case, the robot RB moves according to the taught route or the route based on the route plan, and performs predetermined processing such as welding, screwing, and inspection at a predetermined place.
  • the configuration of the robot RB will be described.
  • the robot RB is a vertical articulated robot
  • the present invention is also applicable to horizontal articulated robots (scalar robots), parallel link robots, orthogonal robots, mobile robots, flying robots (drones), humanoid robots, and the like.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a robot which is a vertical articulated robot.
  • the robot RB is a 6-degree-of-freedom 6-axis robot including a base link BL, links L1 to L6, and joints J1 to J6.
  • the joint is a joint that connects the links.
  • the joints J1 to J6 rotatably connect the links by a motor (not shown).
  • a 6-axis robot is described as an example, but the number of axes is not limited to 6, and any number of 2 or more may be used. The number of links changes with the number of axes.
  • the base link BL and the link L1 are connected via a joint J1 which rotates in the direction of arrow C1 about the vertical axis S1 in FIG. Therefore, the link L1 rotates in the direction of arrow C1 with the base link BL as a fulcrum.
  • the link L1 and the link L2 are connected via a joint J2 that rotates in the direction of arrow C2 about the horizontal axis S2 in FIG. Therefore, the link L2 rotates in the arrow C2 direction with the joint J1 as a fulcrum.
  • the link L2 and the link L3 are connected via a joint J3 that rotates in the direction of arrow C3 about the axis S3 in FIG. Therefore, the link L3 rotates in the direction of arrow C3 with the joint J2 as a fulcrum.
  • the link L3 and the link L4 are connected via a joint J4 that rotates about the axis S4 in the direction of arrow C4 in FIG. Therefore, the link L4 rotates in the arrow C4 direction with the joint J3 as a fulcrum.
  • the link L4 and the link L5 are connected via a joint J5 that rotates about the axis S5 in the direction of arrow C5 in FIG. Therefore, the link L5 rotates in the direction of arrow C5 with the joint J4 as a fulcrum.
  • the link L5 and the link L6 are connected via a joint J6 which rotates about the axis S6 in the direction of arrow C6 in FIG. Therefore, the link L6 rotates in the direction of arrow C6 with the joint J5 as a fulcrum.
  • the robot hand H is attached to the link L6.
  • the joints J1 to J6 have their respective ranges of rotation angles set as movable ranges.
  • the position of the hand of the robot RB or the posture of the robot RB is determined by the rotation angles of the joints J1 to J6. Therefore, when teaching the route to the robot RB, the angle values of the rotation angles of the joints J1 to J6 are expressed as a vector having a dimension corresponding to the number of axes of the robot (a 6-dimensional vector in the case of the present embodiment). Then, the vector is sequentially taught as a teaching point. In the case where the route is generated instead of being taught, similarly, the waypoints through which the robot RB passes are generated as a dimensional vector corresponding to the number of axes of the joints J1 to J6.
  • vector data having coordinate values on the Cartesian coordinate system may be given as the motion path, instead of vector data having angle values at the teaching point or the waypoint.
  • the coordinate values on the Cartesian coordinate system can be converted into the angle values of the joints J1 to J6 based on the inverse kinematics of the robot.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the hardware configuration of the robot controller 10.
  • the robot controller 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, a storage 14, an input unit 15, a monitor 16 and an optical disk drive device. 17 and a communication interface 18.
  • the components are connected via a bus 19 so that they can communicate with each other.
  • the ROM 12 or the storage 14 stores a robot control program for controlling the robot RB.
  • the CPU 11 is a central processing unit and executes various programs and controls each component. That is, the CPU 11 reads the program from the ROM 12 or the storage 14 and executes the program using the RAM 13 as a work area.
  • the CPU 11 controls the above-mentioned components and performs various arithmetic processes according to a program recorded in the ROM 12 or the storage 14.
  • the ROM 12 stores various programs and various data.
  • the RAM 13 temporarily stores a program or data as a work area.
  • the storage 14 is configured by an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), and stores various programs including an operating system and various data.
  • the input unit 15 includes a keyboard 151 and a pointing device such as a mouse 152, and is used for performing various inputs.
  • the monitor 16 is, for example, a liquid crystal display, and displays various kinds of information such as success or failure of suction of the work W.
  • the monitor 16 may employ a touch panel method and function as the input unit 15.
  • the optical disc driving device 17 reads data stored in various recording media (CD-ROM, Blu-ray disc, etc.) and writes data to the recording media.
  • the communication interface 18 is an interface for communicating with other devices, and for example, a standard such as Ethernet (registered trademark), FDDI or Wi-Fi (registered trademark) is used.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the robot controller 10.
  • the robot control device 10 has an acquisition unit 20, a setting unit 22, a route generation unit 24, and a display control unit 26 as functional configurations.
  • Each functional configuration is realized by the CPU 11 reading a robot control program stored in the ROM 12 or the storage 14, loading the robot control program in the RAM 13, and executing the program.
  • the acquisition unit 20 acquires posture information, position information, obstacle information, and specification information. These pieces of information may be acquired by reading the information stored in the storage 14 in advance, or may be acquired from an external device.
  • the posture information is information about the initial posture and the target posture of the robot RB.
  • the position information is information on the position of the robot RB and includes, for example, coordinate values of the position of the robot RB in the three-dimensional space.
  • the obstacle information is information including the position of an obstacle existing within a range where it interferes with the robot RB, that is, the position of a structure that becomes an obstacle in the operation of the robot RB, and for example, the coordinate value of the position of the obstacle in the three-dimensional space. including.
  • the interference means contact with the robot RB.
  • the types of obstacles include a box 30 in which a work is accommodated, a shelf 32 on which the work is placed, a pedestal 34 on which the box 30 is installed, a pedestal 36 on which the shelf 32 is installed, and a camera for photographing the operation of the robot RB.
  • the obstacle information includes, for example, three-dimensional shape data indicating the three-dimensional shape and size of the obstacle or the type of obstacle, in addition to the information on the position of the obstacle.
  • the specification information is information about specifications including the shape of the robot RB.
  • the specification information includes information indicating specifications such as the maximum speed, the maximum acceleration, the maximum deceleration, and the angular range that the rotation angle can take, in addition to the shapes of the joints J1 to J6 of the robot RB. ..
  • the setting unit 22 avoids the interference between the robot RB and the obstacle with respect to at least one of the robot RB and the obstacle existing within the range where the robot RB interferes with the robot RB based on the positional relationship between the robot RB and the obstacle. Set the amount of clearance that represents the amount of clearance.
  • the clearance amount may be set for the entire robot RB, or the clearance amount may be set individually for each of the joints J1 to J6. In the present embodiment, a case where a clearance amount is set individually for each joint will be described.
  • the clearance amount may be set only for the robot RB, the clearance amount may be set only for the obstacle, or the clearance amount may be set for both the robot RB and the obstacle. Further, when there are a plurality of obstacles, the clearance amount may be set for all the obstacles, or the clearance amount may be set for only some of the obstacles.
  • the route generation unit 24 generates route information regarding the route of the robot RB based on the initial posture and the target posture of the robot RB, the position of the robot RB, the position of the obstacle, the shape of the robot, and the clearance amount set by the setting unit 22. To generate.
  • the route information is information about the route from the initial posture of the robot RB to the target posture and the speed at which the robot RB moves along the route.
  • the path is a list of postures when the robot RB is moved from the initial posture to the target posture.
  • the route is the rotation of each joint J1 to J6 at the teaching point or the passing point of the robot RB from the initial posture of the robot RB to the target posture. It is a list of angle values of angles.
  • the information regarding the speed is, for example, a speed profile that represents a change in speed when the robot RB moves from the initial posture to the target posture.
  • the speed of the robot RB is controlled according to the speed profile to move along the path.
  • the display control unit 26 executes various display control processes such as displaying the robot RB and the obstacle for which the clearance amount is set on the monitor 16.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of robot control processing by the robot control device 10.
  • the CPU 11 reads out the robot control program from the ROM 12 or the storage 14, expands it in the RAM 13, and executes it to perform robot control processing.
  • the robot control process includes a route generation process.
  • the CPU 11 acquires the posture information of the robot RB, the position information of the robot RB, the obstacle information about the obstacle, and the specification information of the robot RB (step S100).
  • the CPU 11 individually sets a clearance amount indicating the amount of clearance for avoiding the interference between the robot RB and the obstacle for at least one of the robot RB and the obstacle existing within the range in which the robot RB interferes (step S102).
  • the clearance amount can be set individually by the user.
  • the display control unit 26 causes the monitor RB to display the robot RB based on the specification information and causes the monitor 16 to display the obstacle based on the obstacle information.
  • the user inputs the clearance amount to at least one of the joints and the obstacle of the robot RB by the input unit 15 based on the positional relationship between the robot RB and the obstacle. Accordingly, the clearance amount can be set for at least one of the robot RB and the obstacle.
  • the clearance amount may be automatically set according to the clearance amount setting information 50 as shown in FIG. 7, for example.
  • the clearance amount setting information 50 is table data representing the correspondence between the clearance setting target and the clearance amount.
  • the clearance amount is set for each of the joints J1 to J6 in the robot RB.
  • the clearance amount of the joints J1 to J3, which are the joints on the root side, is set to 10 mm. Setting the clearance amount of 10 mm in the joint J1 means that the thickness is increased by 10 mm in the normal direction to the surface of the joint J1.
  • the clearance amount of joints J4 to J6, which are the joints on the hand side is set to 5 mm. That is, the clearance amount on the hand side is set smaller than the clearance amount on the joint on the root side.
  • the joints J4 to J6 on the hand side may rush into the recessed portion of the recessed obstacle such as the box 30 or the shelf 32 in FIG. For this reason, if the clearance amount is set to a large value, for example, picking up a work existing in the corner of the box 30 may fail. For this reason, the clearance amount of the joints J4 to J6 on the hand side is made smaller than the clearance amount of the joints J1 to J3 on the base side. Further, as shown in FIG.
  • the clearance amount of the camera stand 40 is set to 10 mm, while the clearance amount of the box 30 and the shelf 32 is set to 5 mm, which is smaller than that of the camera stand 40.
  • the clearance amount setting information 50 has the clearance amount set based on the positional relationship between the robot RB and the obstacle. As a result, it is possible to prevent the success rate of picking up the work from decreasing.
  • the route generation unit 24 determines from the initial posture to the target posture based on the posture information of the robot RB, the position information of the robot RB, the obstacle information about the obstacle, and the specification information of the robot RB acquired in step S100.
  • the route information of the route is generated, and the simulation for operating the robot RB according to the generated route information is executed.
  • the setting unit 22 may set the clearance amount for at least one of the robot RB and the obstacle according to the execution result of the simulation.
  • a joint that projects into an obstacle having a recess such as the box 30 and the shelf 32 is specified, and the clearance amount of the joint that projects into the obstacle is smaller than the clearance amount of the joint that does not project into the obstacle.
  • the clearance amount is set based on the positional relationship between the robot RB and the obstacle.
  • the route information is generated by the same process as step S106 described below, the acceleration of the joint is calculated based on the generated route information, and when the calculated acceleration is equal to or greater than a predetermined threshold value, the acceleration is less than the predetermined threshold value.
  • the clearance amount may be increased so that Thereby, the robot RB can be operated more safely.
  • the velocity of the joint may be calculated instead of the acceleration, and the clearance amount may be set based on the calculated velocity.
  • FIG. 8 shows a display example of an obstacle for which a clearance is set.
  • clearances are individually set for the boxes 60, 62, and the support column 64, and a region where the clearances are set is indicated by a two-dot chain line.
  • the clearance amount of the box 60 in which the work is accommodated and the box 62 in which the work is placed is smaller than the clearance amount of the column 64 which does not have the recess.
  • the boxes 60 and 62 have a recess. Therefore, for example, not only is the clearance set outside the box 60 as shown in FIG. 9A when the box 60 is viewed from the side, but also inside the box 60 as shown in FIG. 9B when the box 60 is viewed from above. Clearance is also set.
  • the obstacle may be displayed differently depending on the clearance amount.
  • the clearance amount of the boxes 60 and 62 when the clearance amount of the boxes 60 and 62 is smaller than the clearance amount of the support column 64, the colors of the boxes 60 and 62 are different from the color of the support column 64. Thereby, it is possible to easily recognize that different clearance amounts are set.
  • the clearance amount set for one obstacle may be set uniformly for other obstacles.
  • the clearance amount set on the support column 64 may be set uniformly on the boxes 60 and 62.
  • the setting unit 22 may receive an adjustment coefficient for adjusting the clearance amount, and adjust a plurality of clearance amounts based on the received adjustment coefficient.
  • a reception screen 70 that receives the adjustment coefficient is displayed on the monitor 16.
  • the adjustment coefficient can be set in the range of 0 to 2 by performing an operation of sliding the adjustment bar 72 left and right.
  • the range in which the adjustment coefficient can be set is not limited to this, and may be set as appropriate.
  • the setting unit 22 sets a value obtained by multiplying the clearance amount by the adjustment coefficient as the adjusted clearance amount.
  • the adjustment coefficient is set to “1”. Therefore, for example, when the clearance amount of the robot RB and the obstacle is set as shown in FIG. 7, each clearance amount does not change.
  • the adjustment coefficient is set to “2”. Therefore, for example, the clearance amount of the box in FIG. 7 doubles to 10 mm, and the clearance amount of the camera stand doubles to 20 mm. Similarly, the other clearance amounts are doubled.
  • the adjustment coefficient is set to “0.5”. Therefore, for example, the clearance amount of the box in FIG. 7 is 0.5 times 2.5 mm, and the clearance amount of the camera stand is 0.5 times 5 mm. The other clearance amounts are also 0.5 times.
  • the CPU 11 uses the posture information, the position information, the obstacle information, and the specification information acquired in step S100, and the clearance amount set in step S102, and the route relating to the robot RB and the velocity-related route. Information is generated (step S106).
  • RRT Rapidly exploring random tree
  • RRT * Rapidly exploring random tree
  • RRT connect PRM (Probabilistic Roadmap Method)
  • STOMP Spochastic Trajectory Optimization for Motion Planninng
  • CHOMP Covariant Hamiltonian Optimization for Motion Planning
  • EET Exposure/Exploiting Tree
  • the CPU 11 determines whether or not the robot RB interferes with the obstacle in the route generated in step S106 based on the route information generated in step S100 and the obstacle information ( Step S108).
  • a known interference determination technique for determining the interference between the robot RB and the obstacle is used.
  • a known interference determination technique for example, the technique described in JP-A-2002-273675 can be used.
  • step S108 When it is determined that the robot RB does not interfere with the obstacle (step S108: NO), the process proceeds to step S110. On the other hand, when the robot RB interferes with the obstacle (step S108: YES), the process proceeds to step S106, and the route is regenerated so that the robot RB does not interfere with the obstacle. Then, the processes of steps S106 and S108 are repeated until the robot RB does not interfere with the obstacle.
  • the CPU 11 determines whether or not the route generated in step S106 satisfies a predetermined route condition (step S110).
  • the case where the route condition is satisfied is, for example, a case where the route length of the route is equal to or less than a predetermined reference route length.
  • the path length is the length of the path from the initial posture generated in step S106 to the target posture.
  • the reference route length may be, for example, a value obtained by adding a predetermined margin value to the route length of the route taught by teaching, or by adding a predetermined margin value to the route length of the route when the clearance is not set. It may be a value. This can prevent the path length from becoming too long.
  • the route condition may be the case where the operation time of the route is less than or equal to a predetermined reference operation time.
  • the operation time of the route is the time that the robot RB moves along the route from the initial posture generated in step S106 to the target posture.
  • the reference operation time may be, for example, a value obtained by adding a predetermined margin value to the operation time of the route taught by teaching, or may be a value obtained by adding a predetermined margin value to the operation time of the route when the clearance is not set. It may be a value. This can prevent the operation time of the robot RB from becoming too long.
  • the case where the route condition is satisfied may be the case where the route length of the route is equal to or less than the reference route length and the operation time of the route is equal to or less than the reference operation time.
  • step S106 if the route generated in step S106 satisfies the predetermined route condition, the process proceeds to step S112. On the other hand, if the route generated in step S106 does not satisfy the predetermined route condition, the process proceeds to step S102 and the clearance amount is reset. That is, the clearance amount is reduced. Then, the processes of steps S102 to S110 are repeated until the generated route satisfies a predetermined route condition.
  • step S112 the operation command value is output to the robot RB based on the generated route information.
  • the robot RB operates according to the route information.
  • the clearance amount is individually set for at least one of the robot RB and the obstacle. As a result, as compared with the case where the clearance amount is uniformly set, it is possible to prevent the success rate of the operation of the robot from decreasing and at the same time prevent the safety of the operation of the robot from decreasing.
  • the obstacle information regarding the obstacles is generated based on the captured image captured by the camera 38 illustrated in FIG. 5, for example. You may.
  • the camera 38 may be a camera that captures a two-dimensional image or a camera that captures a three-dimensional image.
  • the acquisition unit 20 acquires a captured image captured by the camera 38.
  • the setting unit 22 generates obstacle information based on the acquired captured image, and sets the clearance amount based on the generated obstacle information.
  • a known method such as template matching can be used to generate the obstacle information.
  • the clearance amount set in step S102 in FIG. 6 may be adjusted according to at least one of the weight and size of the work. For example, the clearance amount may be increased as the weight of the work increases, and the clearance amount may be decreased as the weight of the work decreases. Further, the clearance amount may increase as the size of the work increases, and the clearance amount may decrease as the size of the work decreases.
  • the control target of the robot control device may be a robot that operates on simulation.
  • the robot control processing executed by the CPU by reading the software (program) in each of the above embodiments may be executed by various processors other than the CPU.
  • a processor a PLD (Programmable Logic Device) whose circuit configuration can be changed after manufacturing an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or the like, and a specific processing of performing ASIC (Application Integrated Circuit), etc.
  • An example is a dedicated electric circuit, which is a processor having a circuit configuration designed exclusively.
  • the robot control process may be executed by one of these various processors, or a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a plurality of FPGAs and a combination of a CPU and an FPGA). Etc.).
  • the hardware structure of these various processors is, more specifically, an electric circuit in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
  • the mode in which the robot control program is stored (installed) in the storage 14 or the ROM 12 in advance has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the program may be provided in a recording medium such as CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory), and USB (Universal Serial Bus) memory. Further, the program may be downloaded from an external device via a network.
  • robot control device 20 acquisition unit 22 setting unit 24 route generation unit 26 display control units 30, 60, 62 box 32 shelf 38 camera 40 camera stand 50 clearance amount setting information 64 prop 70 reception screen 72 adjustment bar

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Abstract

経路生成装置は、ロボットの初期姿勢及び目標姿勢に関する姿勢情報、ロボットの位置に関する位置情報、ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の位置を含む障害物情報、及びロボットの形状を含む仕様に関する仕様情報を取得する取得部と、ロボットと障害物との位置関係に基づいて、ロボット及びロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を設定する設定部と、ロボットの初期姿勢及び目標姿勢、ロボットの位置、障害物の位置、ロボットの形状、及び設定部により設定されたクリアランス量に基づいてロボットの経路に関する経路情報を生成する経路生成部と、を備える。

Description

経路生成装置、経路生成方法、及び経路生成プログラム
　本発明は、経路生成装置、経路生成方法、及び経路生成プログラムに関する。
　特許文献１には、ロボットの動作プログラムのシミュレーションを実行して、第１の動作経路を取得する動作経路取得部と、第１の動作経路における干渉を検出して、該干渉が発生する前後の教示点である第１の教示点及び第２の教示点を特定する教示点特定部と、第１及び第２の教示点の間に、乱数で定めた探索方向及び探索距離に基づき少なくとも１つの第３の教示点を自動的に挿入し、干渉が発生しない第２の動作経路を生成する動作経路生成部と、第２の動作経路の各々について、予め定めた少なくとも１つのパラメータに基づく評価を行う評価部と、該評価に基づいて、複数の第２の動作経路から最適動作経路を選択する動作経路選択部とを備えたロボットシミュレーション装置が開示されている。
　ロボットが移動する経路を生成する際には、ロボットが障害物と干渉しないように、すなわちロボットと障害物との距離が安全な距離を保つように経路が生成される。従来、ロボットと障害物との安全な距離を表すクリアランス量は、ロボット又は障害物に対して一律で設定されていた。
特開２０１５－１６０２７７号公報
　クリアランス量がロボット又は障害物に対して一律に設定された場合、例えばピックアンドプレース装置において、安全性を高めるためにワークが収容される箱のクリアランス量が大きく設定されていると、箱の隅のワークのピッキングに失敗する確率が高まる。このため、全体のピッキングの成功率が低下する。一方、ピッキングの成功率を高めるためにクリアランス量を小さく設定すると安全性が低下してしまう。すなわち、ロボットが障害物と干渉するリスクが増加してしまう。
　このように、ピッキング等のロボットの動作の成功率とロボットの動作の安全性とはトレードオフの関係にあり、両者を両立するのは困難であった。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ロボットの動作の成功率が低下するのを防ぎつつ、ロボットの動作の安全性が低下するのを防ぐことができる経路生成装置及び経路生成プログラムを提供することを目的とする。
　開示の第１態様は、経路生成装置であって、ロボットの初期姿勢及び目標姿勢に関する姿勢情報、前記ロボットの位置に関する位置情報、前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の位置を含む障害物情報、及び前記ロボットの形状を含む仕様に関する仕様情報を取得する取得部と、前記ロボットと前記障害物との位置関係に基づいて、前記ロボット及び前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、前記干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を設定する設定部と、前記ロボットの初期姿勢及び目標姿勢、前記ロボットの位置、前記障害物の位置、前記ロボットの形状、及び前記設定部により設定されたクリアランス量に基づいて前記ロボットの経路に関する経路情報を生成する経路生成部と、を備える。
　上記第１態様において、前記設定部は、前記経路生成部が生成した経路が予め定めた経路条件を満たさない場合は、前記クリアランス量を小さくし、前記経路生成部は、前記ロボットの初期姿勢及び目標姿勢と、前記ロボットの位置と、前記障害物の位置と、前記ロボットの形状と、前記設定部により設定されたクリアランス量と、に基づいて前記経路情報を再生成してもよい。
　上記第１態様において、前記設定部は、前記障害物が凹みを有し且つ前記ロボットの操作対象であるワークが収容又は載置される障害物である場合、凹みを有さない障害物のクリアランス量よりも小さいクリアランス量を設定してもよい。
　上記第１態様において、前記設定部は、前記経路情報に基づいて前記ロボットの関節の速度又は加速度を算出し、算出した前記ロボットの関節の速度又は加速度が予め定めた閾値以上の場合、前記速度又は加速度が予め定めた閾値未満となるように、前記クリアランス量を大きくするようにしてもよい。
　上記第１態様において、前記設定部は、前記クリアランス量を調整する調整係数を受け付け、受け付けた調整係数に基づいて、複数の前記クリアランス量を調整するようにしてもよい。
　上記第１態様において、前記クリアランス量に応じて前記障害物の表示が異なるように制御する表示制御部を備えた構成としてもよい。
　開示の第２態様は、経路生成方法であって、コンピュータが、ロボットの初期姿勢及び目標姿勢に関する姿勢情報、前記ロボットの位置に関する位置情報、前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の位置を含む障害物情報、及びロボットの形状を含む仕様に関する仕様情報を取得する取得工程と、前記ロボットと前記障害物との位置関係に基づいて、前記ロボット及び前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、前記干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を設定する設定工程と、前記ロボットの初期姿勢及び目標姿勢、前記ロボットの位置、前記障害物の位置、前記ロボットの形状、及び前記設定工程により設定されたクリアランス量に基づいて前記ロボットの経路に関する経路情報を生成する経路生成工程と、を含む処理を実行する。
　開示の第３態様は、経路生成プログラムであって、コンピュータを、ロボットの初期姿勢及び目標姿勢に関する姿勢情報、前記ロボットの位置に関する位置情報、前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の位置を含む障害物情報、及びロボットの形状を含む仕様に関する仕様情報を取得する取得部、前記ロボットと前記障害物との位置関係に基づいて、前記ロボット及び前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、前記干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を設定する設定部、及び、前記ロボットの初期姿勢及び目標姿勢、前記ロボットの位置、前記障害物の位置、前記ロボットの形状、及び前記設定部により設定されたクリアランス量に基づいて前記ロボットの経路に関する経路情報を生成する経路生成部、として機能させる。
　本発明によれば、ロボットの動作の成功率が低下するのを防ぎつつ、ロボットの動作の安全性が低下するのを防ぐことができる。
ロボット及びロボット制御装置の概略構成を示す図である。 垂直多関節ロボットであるロボットの構成を示す図である。 ロボット制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 ロボット制御装置の機能構成の例を示すブロック図である。 障害物の種類について説明するための図である。 ロボット制御装置によるロボット制御処理の流れを示すフローチャートである。 クリアランス量設定情報の一例を示す図である。 クリアランス量の表示例について説明するための図である。 クリアランスが設定された箱の側面図である。 クリアランスが設定された箱の上面図である。 クリアランス量に応じて表示を異ならせた場合の表示例を示す図である。 クリアランス量が一律に設定された場合について説明するための図である。 調整係数を受け付ける受付画面の一例を示す図である。 調整係数を受け付ける受付画面の一例を示す図である。 調整係数を受け付ける受付画面の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一又は等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されている場合があり、実際の比率とは異なる場合がある。
　図１は、ロボット及びロボット制御装置の概略構成を示す図である。
　図１に示すように、ロボット制御装置１０は、ロボットＲＢに接続され、ロボットＲＢの動作を制御する。ロボット制御装置１０は、ロボットＲＢの動作を制御するための各種パラメータ（動作指令値）をロボットＲＢに出力することでロボットＲＢの動作を制御する。また、ロボット制御装置１０は、ロボットＲＢの経路を生成する経路生成装置としての機能を有する。ロボット制御装置１０の詳細な構成については後述する。
　ロボットＲＢは、ユーザーにより教示される複数の教示点、又は、経路計画から生成された複数の経由点に沿って運動する。運動の際には、ロボットＲＢは、各種の動作指令値に従う。各種の動作指令値には、例えば、速度、加速度、減速度、ロボットＲＢの関節の回転角度等が含まれる。
　ロボットＲＢは、一例として、先端にエンドエフェクタとしてロボットハンドＨが取り付けられている。この場合、ロボットＲＢは、例えばロボットＲＢの操作対象であるワークＷを所定の位置で把持し、所定の目的地まで搬送及び載置する、いわゆるピックアンドプレースロボットである。他の例として、ロボットＲＢは、エンドエフェクタとして工具が取り付けられている。この場合、ロボットＲＢは、教示された経路又は経路計画に基づく経路に従って移動し、所定の場所で、溶接、ねじ止め、検査等の所定の処理を行う。
　ロボット制御装置１０の詳細について説明する前に、ロボットＲＢの構成について説明する。本実施形態では、一例としてロボットＲＢが垂直多関節ロボットである場合について説明する。しかし、水平多関節ロボット（スカラーロボット）、パラレルリンクロボット、直交ロボット、モバイルロボット、飛行ロボット（ドローン）、及びヒューマノイド型ロボット等にも本発明は適用可能である。
　図２は、垂直多関節ロボットであるロボットの構成を示す図である。
　図２に示すように、ロボットＲＢは、ベースリンクＢＬ、リンクＬ１～Ｌ６、ジョイントＪ１～Ｊ６を備えた６自由度の６軸ロボットである。なお、ジョイントとは、リンク同士を接続する関節である。ジョイントＪ１～Ｊ６は、図示しないモータによりリンク同士を回転可能に接続する。本実施形態では、６軸ロボットを例に説明するが、軸の数は６に限定されず、２以上のいかなる数であっても良い。軸の数に伴い、リンクの数も変わる。
　ベースリンクＢＬとリンクＬ１とは、図２において鉛直軸Ｓ１を中心として矢印Ｃ１方向に回転するジョイントＪ１を介して接続されている。従って、リンクＬ１は、ベースリンクＢＬを支点として矢印Ｃ１方向に回転する。
　リンクＬ１とリンクＬ２とは、図２において水平軸Ｓ２を中心として矢印Ｃ２方向に回転するジョイントＪ２を介して接続されている。従って、リンクＬ２は、ジョイントＪ１を支点として矢印Ｃ２方向に回転する。
　リンクＬ２とリンクＬ３とは、図２において軸Ｓ３を中心として矢印Ｃ３方向に回転するジョイントＪ３を介して接続されている。従って、リンクＬ３は、ジョイントＪ２を支点として矢印Ｃ３方向に回転する。
　リンクＬ３とリンクＬ４とは、図２において軸Ｓ４を中心として矢印Ｃ４方向に回転するジョイントＪ４を介して接続されている。従って、リンクＬ４は、ジョイントＪ３を支点として矢印Ｃ４方向に回転する。
　リンクＬ４とリンクＬ５とは、図２において軸Ｓ５を中心として矢印Ｃ５方向に回転するジョイントＪ５を介して接続されている。従って、リンクＬ５は、ジョイントＪ４を支点として矢印Ｃ５方向に回転する。
　リンクＬ５とリンクＬ６とは、図２において軸Ｓ６を中心として矢印Ｃ６方向に回転するジョイントＪ６を介して接続されている。従って、リンクＬ６は、ジョイントＪ５を支点として矢印Ｃ６方向に回転する。なお、図２では図示は省略したが、リンクＬ６にロボットハンドＨが取り付けられる。
　ジョイントＪ１～Ｊ６は、予め定めた回転角度の範囲が可動域として各々設定されている。
　ロボットＲＢの手先の位置又はロボットＲＢの姿勢は、各ジョイントＪ１～Ｊ６の各々の回転角度によって定まる。従って、ロボットＲＢに経路を教示する場合には、各ジョイントＪ１～Ｊ６の回転角度の角度値を、ロボットの持つ軸数分の次元のベクトル(本実施形態の場合は６次元のベクトル)として表現し、当該ベクトルを、教示点として順に教示する。経路を教示するのではなく生成する場合についても、同様に、ロボットＲＢが通過する経由点が、各ジョイントＪ１～Ｊ６の軸数分の次元のベクトルとして生成される。なお、動作経路として、教示点又は経由点における各角度値を持つベクトルデータではなく、直交座標系上での各座標値を持つベクトルデータが与えられる場合もある。この場合、直交座標系上の座標値は、ロボットの逆運動学に基づいて、ジョイントＪ１～Ｊ６の角度値に変換可能である。
　次に、ロボット制御装置１０について説明する。
　図３は、ロボット制御装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
　図３に示すように、ロボット制御装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１３、ストレージ１４、入力部１５、モニタ１６、光ディスク駆動装置１７及び通信インタフェース１８を有する。各構成は、バス１９を介して相互に通信可能に接続されている。
　本実施形態では、ＲＯＭ１２又はストレージ１４には、ロボットＲＢを制御するロボット制御プログラムが格納されている。ＣＰＵ１１は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各構成を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２又はストレージ１４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１３を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２又はストレージ１４に記録されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。
　ＲＯＭ１２は、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭ１３は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ１４は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。
　入力部１５は、キーボード１５１、及びマウス１５２等のポインティングデバイスを含み、各種の入力を行うために使用される。モニタ１６は、例えば、液晶ディスプレイであり、ワークＷの吸着の成否等の各種の情報を表示する。モニタ１６は、タッチパネル方式を採用して、入力部１５として機能してもよい。光ディスク駆動装置１７は、各種の記録媒体(ＣＤ－ＲＯＭ又はブルーレイディスクなど)に記憶されたデータの読み込みや、記録媒体に対するデータの書き込み等を行う。
　通信インタフェース１８は、他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ又はＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。
　次に、ロボット制御装置１０の機能構成について説明する。
　図４は、ロボット制御装置１０の機能構成の例を示すブロック図である。
　図４に示すように、ロボット制御装置１０は、機能構成として、取得部２０、設定部２２、経路生成部２４、及び表示制御部２６を有する。各機能構成は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２又はストレージ１４に記憶されたロボット制御プログラムを読み出し、ＲＡＭ１３に展開して実行することにより実現される。
　取得部２０は、姿勢情報、位置情報、障害物情報、及び仕様情報を取得する。これらの情報は、予めストレージ１４に記憶されている情報を読み出すことにより取得してもよいし、外部装置から取得してもよい。
　姿勢情報は、ロボットＲＢの初期姿勢及び目標姿勢に関する情報である。
　位置情報は、ロボットＲＢの位置に関する情報であり、例えばロボットＲＢの３次元空間上の位置の座標値を含む。
　障害物情報は、ロボットＲＢと干渉する範囲内に存在する障害物、すなわちロボットＲＢの動作において障害となる構造物の位置を含む情報であり、例えば障害物の３次元空間上の位置の座標値を含む。ここで、干渉とは、ロボットＲＢと接触することをいう。本実施形態では、例えば図５に示すように、ロボット制御装置１０がピックアンドプレース装置に適用される場合について説明する。障害物の種類としては、ワークが収容される箱３０、ワークが載置される棚３２、箱３０が設置される台座３４、棚３２が設置される台座３６、ロボットＲＢの動作を撮影するカメラ３８、及びカメラ３８が取り付けられたカメラスタンド４０等が挙げられる。また、本実施形態では、障害物情報は、障害物の位置に関する情報の他に、例えば障害物の三次元形状及び大きさを表す三次元形状データ又は障害物の種類を含む。
　仕様情報は、ロボットＲＢの形状を含む仕様に関する情報である。本実施形態では一例として、仕様情報は、ロボットＲＢの各ジョイントＪ１～Ｊ６の形状の他に、最大速度、最大加速度、最大減速度、回転角度が取り得る角度範囲等の仕様を表す情報を含む。
　設定部２２は、ロボットＲＢと障害物との位置関係に基づいて、ロボットＲＢ及びロボットＲＢと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、ロボットＲＢと障害物との干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を設定する。
　なお、ロボットＲＢ全体にクリアランス量を設定してもよいし、ジョイントＪ１～Ｊ６の各ジョイントについて個別にクリアランス量を設定してもよい。本実施形態では、各ジョイントについて個別にクリアランス量を設定する場合について説明する。
　また、ロボットＲＢのみにクリアランス量を設定してもよいし、障害物のみにクリアランス量を設定してもよいし、ロボットＲＢ及び障害物の両方にクリアランス量を設定してもよい。また、複数の障害物が存在する場合は、全ての障害物にクリアランス量を設定してもよいし、一部の障害物のみにクリアランス量を設定してもよい。
　経路生成部２４は、ロボットＲＢの初期姿勢及び目標姿勢、ロボットＲＢの位置、障害物の位置、ロボットの形状、及び設定部２２により設定されたクリアランス量に基づいてロボットＲＢの経路に関する経路情報を生成する。経路情報は、ロボットＲＢの初期姿勢から目標姿勢までの経路及びロボットＲＢが経路を移動する際の速度に関する情報である。ここで、経路とは、ロボットＲＢを初期姿勢から目標姿勢まで動作させる場合の姿勢のリストである。ロボットＲＢの姿勢は、各ジョイントＪ１～Ｊ６の回転角度の角度値で定まるため、経路は、ロボットＲＢの初期姿勢から目標姿勢までのロボットＲＢの教示点又は経由点の各ジョイントＪ１～Ｊ６の回転角度の角度値のリストである。
　また、速度に関する情報は、例えばロボットＲＢが初期姿勢から目標姿勢まで動作する場合の速度の変化を表す速度プロファイルである。ロボットＲＢは、速度プロファイルに従って速度が制御されて経路を移動する。
　表示制御部２６は、クリアランス量が設定されたロボットＲＢ及び障害物をモニタ１６に表示させたりする等、各種の表示制御処理を実行する。
　次に、ロボット制御装置１０の作用について説明する。
　図６は、ロボット制御装置１０によるロボット制御処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２又はストレージ１４からロボット制御プログラムを読み出して、ＲＡＭ１３に展開し実行することにより、ロボット制御処理が行なわれる。なお、ロボット制御処理には、経路生成処理が含まれる。
　ＣＰＵ１１は、取得部２０として、ロボットＲＢの姿勢情報、ロボットＲＢの位置情報、障害物に関する障害物情報、及びロボットＲＢの仕様情報を取得する（ステップＳ１００）。
　ＣＰＵ１１は、ロボットＲＢ及びロボットＲＢと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、ロボットＲＢと障害物との干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を個別に設定する（ステップＳ１０２）。
　以下、クリアランス量の設定方法について説明する。
　まず、例えばユーザーによってクリアランス量を個別に設定することができる。この場合、例えば表示制御部２６が、仕様情報に基づいてロボットＲＢをモニタ１６に表示させると共に、障害物情報に基づいて障害物をモニタ１６に表示させる。そして、ユーザーが、入力部１５によりロボットＲＢの各ジョイント及び障害物の少なくとも一方に対して、ロボットＲＢと障害物との位置関係に基づいてクリアランス量を入力する。これにより、ロボットＲＢ及び障害物の少なくとも一方に対してクリアランス量を設定できる。
　また、例えば図７に示すようなクリアランス量設定情報５０に従ってクリアランス量を自動で設定してもよい。図７に示すように、クリアランス量設定情報５０は、クリアランスの設定対象とクリアランス量との対応関係を表すテーブルデータである。図７に示すように、クリアランス量は、ロボットＲＢであればジョイントＪ１～Ｊ６の各々に対して設定されている。ここで、根元側のジョイントであるジョイントＪ１～Ｊ３のクリアランス量は１０ｍｍに設定されている。なお、ジョイントＪ１にクリアランス量１０ｍｍを設定するということは、ジョイントＪ１の表面に対して法線方向に１０ｍｍ分厚みが増すことを意味する。
　一方、手先側のジョイントであるジョイントＪ４～Ｊ６のクリアランス量は５ｍｍに設定されている。すなわち、根元側のジョイントのクリアランス量よりも手先側のクリアランス量が小さく設定されている。手先側のジョイントＪ４～Ｊ６は、図５の箱３０又は棚３２のように凹みのある障害物の凹み部分に突入する可能性がある。このため、クリアランス量を大きめに設定してしまうと、例えば箱３０の隅に存在するワークのピックアップを失敗する場合がある。このため、手先側のジョイントＪ４～Ｊ６のクリアランス量を根元側のジョイントＪ１～Ｊ３のクリアランス量よりも小さくしている。また、図７に示すように、カメラスタンド４０のクリアランス量が１０ｍｍに設定されているのに対し、箱３０及び棚３２のクリアランス量はカメラスタンド４０よりも小さい５ｍｍに設定されている。このように、クリアランス量設定情報５０は、ロボットＲＢと障害物との位置関係に基づいてクリアランス量が設定されている。これにより、ワークのピックアップの成功率が低下するのを防ぐことができる。
　次に、他のクリアランス量の設定方法について説明する。まず、例えば経路生成部２４が、ステップＳ１００で取得したロボットＲＢの姿勢情報、ロボットＲＢの位置情報、障害物に関する障害物情報、及びロボットＲＢの仕様情報に基づいて、初期姿勢から目標姿勢までの経路の経路情報を生成し、生成した経路情報に従ってロボットＲＢを動作させるシミュレーションを実行する。そして、設定部２２が、シミュレーションの実行結果に従ってロボットＲＢ及び障害物の少なくとも一方にクリアランス量を設定してもよい。具体的には、例えば箱３０及び棚３２のように凹みを有する障害物に突入するジョイントを特定し、障害物に突入するジョイントのクリアランス量を、障害物に突入しないジョイントのクリアランス量よりも小さく設定する。すなわち、ロボットＲＢと障害物との位置関係に基づいてクリアランス量を設定する。また、後述するステップＳ１０６と同様の処理により経路情報を生成し、生成した経路情報に基づいてジョイントの加速度を算出し、算出した加速度が予め定めた閾値以上の場合、加速度が予め定めた閾値未満となるように、クリアランス量を大きくしてもよい。これにより、より安全にロボットＲＢを動作させることができる。なお、加速度に代えてジョイントの速度を算出し、算出した速度に基づいてクリアランス量を設定してもよい。
　ＣＰＵ１１は、表示制御部２６として、ステップＳ１００で取得した仕様情報及び障害物情報に基づいて、ロボットＲＢ及び障害物をモニタ１６に表示する（ステップＳ１０４）。このとき、ステップＳ１０２で設定されたクリアランス量でクリアランスが設定されていることが認識できるように表示する。図８には、クリアランスが設定された障害物の表示例を示した。図８の例では、箱６０、６２、支柱６４の各々に対して個別にクリアランスが設定されており、クリアランスが設定された領域を２点鎖線で示している。図８の例では、凹みを有し、ワークが収容される箱６０、ワークが載置される箱６２のクリアランス量が、凹みを有さない支柱６４のクリアランス量よりも小さくなっている。なお、箱６０、６２は凹みを有する。このため、例えば箱６０を側面から見た図９Ａに示すように、箱６０の外側にクリアランスが設定されるだけでなく、箱６０を上側から見た図９Ｂに示すように、箱６０の内側にもクリアランスが設定される。
　なお、クリアランス量に応じて障害物の表示が異なるように制御するようにしてもよい。例えば図１０に示すように、箱６０、６２のクリアランス量が、支柱６４のクリアランス量よりも小さい場合は、箱６０、６２の色と、支柱６４の色と、を異ならせる。これにより、異なるクリアランス量が設定されていることを容易に認識できる。
　また、１つの障害物に設定したクリアランス量を他の障害物に一律に設定するようにしてもよい。例えば図１１に示すように、支柱６４に設定したクリアランス量を箱６０、６２に一律に設定するようにしてもよい。
　また、設定部２２が、クリアランス量を調整する調整係数を受け付け、受け付けた調整係数に基づいて、複数のクリアランス量を調整するようにしてもよい。例えば図１２Ａに示すように、調整係数を受け付ける受付画面７０をモニタ１６に表示する。図１２Ａの例では、調整バー７２を左右にスライドさせる操作を行うことにより、調整係数を０～２の範囲で設定可能である。なお、調整係数の設定可能な範囲はこれに限られるものではなく、適宜設定すればよい。設定部２２は、調整係数を受け付けた場合、クリアランス量に調整係数を乗算した値を調整後のクリアランス量として設定する。
　例えば図１２Ａでは、調整係数は「１」に設定されている。このため、例えば図７に示すようにロボットＲＢ及び障害物のクリアランス量が設定されていた場合、各クリアランス量は変化しない。
　また、図１２Ｂでは、調整係数は「２」に設定されている。このため、例えば図７の箱のクリアランス量は２倍の１０ｍｍとなり、カメラスタンドのクリアランス量も２倍の２０ｍｍとなる。その他のクリアランス量についても同様に２倍となる。
　また、図１２Ｃでは、調整係数は「０．５」に設定されている。このため、例えば図７の箱のクリアランス量は０．５倍の２．５ｍｍとなり、カメラスタンドのクリアランス量も０．５倍の５ｍｍとなる。その他のクリアランス量についても同様に０．５倍となる。
　このように、調整係数を設定することで複数のクリアランス量を調整することができる。
　ＣＰＵ１１は、経路生成部２４として、ステップＳ１００で取得した姿勢情報、位置情報、障害物情報、及び仕様情報と、ステップＳ１０２で設定されたクリアランス量と、に基づいてロボットＲＢの経路及び速度に関する経路情報を生成する（ステップＳ１０６）。
　経路情報の生成方法としては種々公知の方法を採用することができる。例えば、経路の生成方法としては、ＲＲＴ(Ｒａｐｉｄｌｙ　ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ　ｒａｎｄｏｍ　ｔｒｅｅ)、ＲＲＴ＊、ＲＲＴ　ｃｏｎｎｅｃｔ、ＰＲＭ（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ　Ｒｏａｄｍａｐ　Ｍｅｔｈｏｄ）、ＳＴＯＭＰ（Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ　Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｐｌａｎｎｉｎｎｇ）、ＣＨＯＭＰ（Ｃｏｖａｒｉａｎｔ　Ｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ）、ＥＥＴ（Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ／Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ　Ｔｒｅｅ）等が挙げられる。
　ＣＰＵ１１は、経路生成部２４として、ステップＳ１００で生成した経路情報と、障害物情報と、に基づいて、ステップＳ１０６で生成した経路において、ロボットＲＢが障害物と干渉するか否かを判定する（ステップＳ１０８）。干渉の判定には、例えばロボットＲＢと障害物との干渉を判定する公知の干渉判定技術を用いる。公知の干渉判定技術としては、例えば特開２００２－２７３６７５号公報に記載の技術を用いることができる。
　そして、ロボットＲＢが障害物と干渉しないと判定した場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）は、ステップＳ１１０へ移行する。一方、ロボットＲＢが障害物に干渉する場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６へ移行し、ロボットＲＢが障害物と干渉しないように経路を再生成する。そして、ロボットＲＢが障害物と干渉しなくなるまでステップＳ１０６、Ｓ１０８の処理を繰り返す。
　ＣＰＵ１１は、経路生成部２４として、ステップＳ１０６で生成した経路が予め定めた経路条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１０）。経路条件を満たす場合とは、例えば経路の経路長が予め定めた基準経路長以下の場合である。ここで、経路長とは、ステップＳ１０６で生成した初期姿勢から目標姿勢までの経路の長さである。また、基準経路長は、例えばティーチングにより教示した経路の経路長に予め定めたマージン値を加算した値としてもよいし、クリアランスを設定しない場合の経路の経路長に予め定めたマージン値を加算した値としてもよい。これにより、経路長が長くなり過ぎるのを防ぐことができる。
　なお、経路条件を満たす場合を、経路の動作時間が予め定めた基準動作時間以下の場合としてもよい。ここで、経路の動作時間とは、ステップＳ１０６で生成した初期姿勢から目標姿勢までの経路をロボットＲＢが移動する時間である。また、基準動作時間は、例えばティーチングにより教示した経路の動作時間に予め定めたマージン値を加算した値としてもよいし、クリアランスを設定しない場合の経路の動作時間に予め定めたマージン値を加算した値としてもよい。これにより、ロボットＲＢの動作時間が長くなり過ぎるのを防ぐことができる。
　また、経路条件を満たす場合を、経路の経路長が基準経路長以下で且つ経路の動作時間が基準動作時間以下の場合としてもよい。
　そして、ステップＳ１０６で生成した経路が予め定めた経路条件を満たす場合は、ステップＳ１１２へ移行する。一方、ステップＳ１０６で生成した経路が予め定めた経路条件を満たさない場合は、ステップＳ１０２へ移行し、クリアランス量を再設定する。すなわち、クリアランス量を小さくする。そして、生成した経路が予め定めた経路条件を満たすまでステップＳ１０２～Ｓ１１０の処理を繰り返す。
　ステップＳ１１２では、生成した経路情報に基づいて動作指令値をロボットＲＢに出力する。これにより、ロボットＲＢが経路情報に従って動作する。
　このように、本実施形態では、ロボットＲＢ及び障害物の少なくとも一方について、クリアランス量が個別に設定される。これにより、クリアランス量が一律に設定される場合と比較して、ロボットの動作の成功率が低下するのを防ぎつつ、ロボットの動作の安全性が低下するのを防ぐことができる。
　なお、本実施形態では、障害物情報を取得する場合について説明したが、例えば図５に示すカメラ３８により撮影された撮影画像に基づいて箱３０、棚３２等の障害物に関する障害物情報を生成してもよい。この場合、カメラ３８は、二次元画像を撮影するカメラでもよいし、三次元画像を撮影するカメラでもよい。
　取得部２０は、カメラ３８で撮影された撮影画像を取得する。設定部２２は、取得した撮影画像に基づいて障害物情報を生成し、生成した障害物情報に基づいてクリアランス量を設定する。障害物情報の生成には、公知のテンプレートマッチング等の手法を用いることができる。
　このように、カメラ３８により撮影された撮影画像に基づいて生成した障害物情報に基づいてクリアランス量を設定することにより、障害物情報を予め用意しておく必要がない。
　また、図６のステップＳ１０２で設定されたクリアランス量について、ワークの重さ及びサイズの少なくとも一方に応じてクリアランス量を調整するようにしてもよい。例えば、ワークの重さが重くなるに従ってクリアランス量が大きくなり、ワークの重さが軽くなるに従ってクリアランス量が小さくなるように調整してもよい。また、ワークのサイズが大きくなるに従ってクリアランス量が大きくなり、ワークのサイズが小さくなるに従ってクリアランス量が小さくなるように設定してもよい。
　また、本実施形態では、ロボット制御装置の制御対象であるロボットＲＢが実機の場合について説明したが、ロボット制御装置の制御対象が、シミュレーション上で動作するロボットであってもよい。
　なお、上記各実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行したロボット制御処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、ロボット制御処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
　また、上記各実施形態では、ロボット制御プログラムがストレージ１４又はＲＯＭ１２に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
１０ ロボット制御装置
２０ 取得部
２２ 設定部
２４ 経路生成部
２６ 表示制御部
３０、６０、６２ 箱
３２ 棚
３８ カメラ
４０ カメラスタンド
５０ クリアランス量設定情報
６４ 支柱
７０ 受付画面
７２ 調整バー

Claims (8)

  1. 　ロボットの初期姿勢及び目標姿勢に関する姿勢情報、前記ロボットの位置に関する位置情報、前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の位置を含む障害物情報、及び前記ロボットの形状を含む仕様に関する仕様情報を取得する取得部と、
    　前記ロボットと前記障害物との位置関係に基づいて、前記ロボット及び前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、前記干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を設定する設定部と、
    　前記ロボットの初期姿勢及び目標姿勢、前記ロボットの位置、前記障害物の位置、前記ロボットの形状、及び前記設定部により設定されたクリアランス量に基づいて前記ロボットの経路に関する経路情報を生成する経路生成部と、
    　を備えた経路生成装置。
  2. 　前記設定部は、前記経路生成部が生成した経路が予め定めた経路条件を満たさない場合は、前記クリアランス量を小さくし、
    　前記経路生成部は、前記ロボットの初期姿勢及び目標姿勢と、前記ロボットの位置と、前記障害物の位置と、前記ロボットの形状と、前記設定部により設定されたクリアランス量と、に基づいて前記経路情報を再生成する
    　請求項１記載の経路生成装置。
  3. 　前記設定部は、前記障害物が凹みを有し且つ前記ロボットの操作対象であるワークが収容又は載置される障害物である場合、凹みを有さない障害物のクリアランス量よりも小さいクリアランス量を設定する
    　請求項１又は請求項２記載の経路生成装置。
  4. 　前記設定部は、前記経路情報に基づいて前記ロボットの関節の速度又は加速度を算出し、算出した前記ロボットの関節の速度又は加速度が予め定めた閾値以上の場合、前記速度又は加速度が予め定めた閾値未満となるように、前記クリアランス量を大きくする
    　請求項１～３の何れか１項に記載の経路生成装置。
  5. 　前記設定部は、前記クリアランス量を調整する調整係数を受け付け、受け付けた調整係数に基づいて、複数の前記クリアランス量を調整する
    　請求項１～４の何れか１項に記載の経路生成装置。
  6. 　前記クリアランス量に応じて前記障害物の表示が異なるように制御する表示制御部
    　を備えた請求項１～５の何れか１項に記載の経路生成装置。
  7. 　コンピュータが、
    　ロボットの初期姿勢及び目標姿勢に関する姿勢情報、前記ロボットの位置に関する位置情報、前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の位置を含む障害物情報、及びロボットの形状を含む仕様に関する仕様情報を取得する取得工程と、
    　前記ロボットと前記障害物との位置関係に基づいて、前記ロボット及び前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、前記干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を設定する設定工程と、
    　前記ロボットの初期姿勢及び目標姿勢、前記ロボットの位置、前記障害物の位置、前記ロボットの形状、及び前記設定工程により設定されたクリアランス量に基づいて前記ロボットの経路に関する経路情報を生成する経路生成工程と、
    　を含む処理を実行する経路生成方法。
  8. 　コンピュータを、
    　ロボットの初期姿勢及び目標姿勢に関する姿勢情報、前記ロボットの位置に関する位置情報、前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の位置を含む障害物情報、及びロボットの形状を含む仕様に関する仕様情報を取得する取得部、
    　前記ロボットと前記障害物との位置関係に基づいて、前記ロボット及び前記ロボットと干渉する範囲内に存在する障害物の少なくとも一方について、前記干渉を回避するためのクリアランスの量を表すクリアランス量を設定する設定部、及び、
    　前記ロボットの初期姿勢及び目標姿勢、前記ロボットの位置、前記障害物の位置、前記ロボットの形状、及び前記設定部により設定されたクリアランス量に基づいて前記ロボットの経路に関する経路情報を生成する経路生成部、
    　として機能させる経路生成プログラム。
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