干涉避免方法、控制裝置以及程序制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及干涉避免方法、控制裝置以及程序。本發明專利技術所涉及的干涉避免方法避免機械臂(120)與障礙物干涉，該機械臂(120)通過上臂部(122)與前臂部(124)經由肘部(134)連接而構成。計算機械臂(120)的兩端的位置被固定的狀態下的、上臂部(122)以及前臂部(124)的可動區域。計算包含障礙物的障礙物區域的邊界面上的第一線與可動區域的交點。根據所計算出的交點，決定在可動區域中機械臂(120)不與障礙物區域干涉的干涉避免范圍。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及干涉避免方法、控制裝置以及程序，特別是涉及避免機械臂的干涉的干涉避免方法、控制裝置以及程序。
技術介紹
作為控制具有多個關節的機械臂的動作從而實時地操作機械臂的方法，例如有主從式方法。在主從式方法中，主動側裝置(控制裝置)指定控制值，從動側裝置(機械臂)根據該被指定的控制值動作。在作為所指定的控制值而指定機械臂的手部位置的情況下，使用運動學逆運算計算各關節的關節角度。這里，在機器人的周圍存在機器人的軀體等障礙物。因此，在指定手部位置而控制機械臂的情況下，不僅需要計算各關節的關節角度，還需要計算使得機械臂不與軀體等障礙物干涉的解(干涉避免解)。而且，在實時地操作機械臂的情況下，需要實時地進行上述關節角度的計算和干涉避免解的計算。與上述技術相關聯，日本特開2011－093015號公報中公開了實現考慮了機械臂的手部的手眼傳感器的存在的、與周邊的干涉防止的手眼式料箱揀配(HAND－EYEBINPICKING)機器人的控制裝置。日本特開2011－093015號公報所涉及的控制裝置具有：存儲干涉圖案表的表存儲構件、判定上述手眼傳感器與上述機械臂是否干涉的移動目的地干涉判定構件、以及姿勢再決定構件。這里，干涉圖案表定義：機械臂的各自由軸的旋轉角度中的、上述手眼傳感器與上述機械臂干涉的組合圖案。另外，移動目的地干涉判定構件基于以使得末端執行器在工件的位置處成為所決定的姿勢的方式>驅動上述機械臂的情況下的、上述各自由軸的旋轉角度的組合圖案與在上述干涉圖案表中定義的組合圖案之間的對照，判定手眼傳感器與上述機械臂是否干涉。在判定為干涉的情況下，姿勢再決定構件重新決定適于上述工件的揀配的上述末端執行器的姿勢。在日本特開2011－093015號公報所記載的技術中，需要事先準備干涉圖案表。存在為了準備該圖案表而花費大量時間的顧慮。因此，即便使用日本特開2011－093015號公報所記載的技術，也難以實時地計算干涉避免解。
技術實現思路
本專利技術正是為了解決這樣的課題而完成的，提供能夠高速地進行用于避免機械臂的干涉的計算的干涉避免方法、控制裝置以及程序。本專利技術所涉及的干涉避免方法是避免機械臂與障礙物干涉的機械臂的干涉避免方法，該機械臂通過第一臂與第二臂經由關節部連接而構成，其中，計算上述機械臂的兩端的位置被固定的狀態下的、上述第一臂以及上述第二臂的可動區域；計算包含上述障礙物的障礙物區域的邊界面上的第一線與上述可動區域的交點；基于上述計算出的交點，決定在上述可動區域中上述機械臂不與上述障礙物區域干涉的干涉避免范圍。另外，本專利技術所涉及的控制裝置是控制第一臂和第二臂經由關節部連接而構成的機械臂的控制裝置，其中，上述控制裝置具有：可動區域計算構件，計算上述機械臂的兩端的位置被固定的狀態下的、上述第一臂和上述第二臂的可動區域；交點計算構件，計算包含障礙物的障礙物區域的邊界面上的第一線與上述可動區域的交點；以及干涉避免范圍決定構件，基于上述計算出的交點，決定在上述可動區域中上述機械臂不與上述障礙物區域干涉的干涉避免范圍。另外，本專利技術所涉及的程序實現避免機械臂與障礙物干涉的機械臂的干涉避免方法，該機械臂通過第一臂和第二臂經由關節部連接而構成，其中，上述程序使計算機執行以下步驟：計算上述機械臂的兩端的位置被固定的狀態下的、上述第一臂和上述第二臂的可動區域的步驟；計算包含上述障礙物的障礙物區域的邊界面上的第一線與上述可動區域的交點的步驟；以及基于上述計算出的交點，決定在上述可動區域中上述機械臂不與上述障礙物區域干涉的干涉避免范圍的步驟。本專利技術以上述方式構成，由此，能夠通過簡單的幾何學方法決定機械臂的干涉避免范圍。因此，本專利技術能夠高速地進行用于避免機械臂的干涉的計算。另外，優選形成為：上述可動區域由以在上述機械臂的兩端的位置被固定的狀態下上述關節部旋轉而得的軌跡所形成的圓作為底面、以上述第一臂以及上述第二臂分別旋轉而得的軌跡所形成的旋轉面作為圓錐側面的圓錐形成，在由上述第二臂的軌跡形成的第一圓錐和由上述第一臂的軌跡形成的第二圓錐，分別計算上述交點。通過分別進行計算，能夠簡單地應用計算圓錐與線的交點之類的簡單的計算方法。因此，本專利技術能夠更高速地決定機械臂的干涉避免范圍。另外，優選形成為：在與上述第一線的交點存在于上述底面上的情況下，將基于上述第一圓錐判定出的第一范圍與基于上述第二圓錐判定出的第二范圍重復的范圍，決定為上述機械臂的上述干涉避免范圍。通過形成為上述結構，即使當在干涉避免范圍的一方的邊界第二臂與障礙物干涉，而在另一方的邊界第一臂與障礙物干涉的情況下，也能夠通過簡單的幾何學方法決定干涉避免范圍。因此，本專利技術能夠更高速地決定機械臂的干涉避免范圍。另外，優選形成為：基于與上述第一圓錐相關的上述圓錐側面上的交點和上述底面上的交點判定上述第一范圍，基于與上述第二圓錐相關的上述圓錐側面上的交點和上述底面上的交點判定上述第二范圍。通過以上述方式構成，能夠通過簡單的幾何學方法，針對第一圓錐以及第二圓錐分別判定第一范圍以及第二范圍。因此，本專利技術能夠更高速地決定機械臂的干涉避免范圍。另外，優選形成為：上述障礙物區域的上述邊界面的至少一部分由曲面形成。若邊界面的方向不連續地形成，則擔心機械臂的動作變得劇烈。在這樣的情況下，擔心產生機械臂的超速或者超載。另一方面，本專利技術通過形成為上述結構，機械臂的動作的變化得以緩和。因此，能夠抑制機械臂的超速或者超載。另外，優選形成為：將通過上述機械臂的手部的位置并包含與上述曲面相切的切線的切點的線，決定為上述曲面上的上述第一線。通過形成為上述結構，即便在上述邊界面的至少一部分由曲面形成的情況下，也能夠通過簡單的幾何學方法容易地決定干涉避免范圍。因此，對于本專利技術，即便在上述邊界面的至少一部分由曲面形成的情況下，也能夠高速地決定機械臂的干涉避免范圍。根據本專利技術，能夠提供可高速地進行用于避免機械臂的干涉的計算的干涉避免方法、控制裝置以及程序。通過參照作為并非用于限制本專利技術的例子的附圖并閱讀以下的詳細說明，能夠進一步清楚本專利技術的其它特征、目的、優點。附圖說明圖1是示出實施方式1所涉及的機器人系統的簡圖。圖2是用于說明實施方式1所涉及的臂角度的圖。圖3是示出實施方式1所涉及的控制裝置的結構的功能框圖。圖4是示出實施方式1所涉及的控制裝置本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種干涉避免方法，是避免機械臂與障礙物干涉的機械臂的干涉避免方法，該機械臂通過第一臂和第二臂經由關節部連接而構成，其中，計算所述機械臂的兩端的位置被固定的狀態下的、所述第一臂以及所述第二臂的可動區域；計算包含所述障礙物的障礙物區域的邊界面上的第一線與所述可動區域的交點；基于所述計算出的交點，決定在所述可動區域中所述機械臂不與所述障礙物區域干涉的干涉避免范圍。

【技術特征摘要】
2014.12.09 JP 2014-2492691.一種干涉避免方法，是避免機械臂與障礙物干涉的機械臂的干
涉避免方法，該機械臂通過第一臂和第二臂經由關節部連接而構成，
其中，
計算所述機械臂的兩端的位置被固定的狀態下的、所述第一臂以及
所述第二臂的可動區域；
計算包含所述障礙物的障礙物區域的邊界面上的第一線與所述可
動區域的交點；
基于所述計算出的交點，決定在所述可動區域中所述機械臂不與所
述障礙物區域干涉的干涉避免范圍。
2.根據權利要求1所述的干涉避免方法，其中，
所述可動區域由以在所述機械臂的兩端的位置被固定的狀態下所
述關節部旋轉而得的軌跡所形成的圓作為底面、以所述第一臂以及所述
第二臂分別旋轉而得的軌跡所形成的旋轉面作為圓錐側面的圓錐形成，
在由所述第二臂的軌跡形成的第一圓錐和由所述第一臂的軌跡形
成的第二圓錐，分別計算所述交點。
3.根據權利要求2所述的干涉避免方法，其中，
在與所述第一線的交點存在于所述底面上的情況下，將基于所述第
一圓錐判定出的第一范圍與基于所述第二圓錐判定出的第二范圍重復
的范圍，決定為所述機械臂的所述干涉避免范圍。
4.根據權利要求3所述的干涉避免方法，其中，
基于與所述第一圓錐相關的所述圓錐側面上的交點和所述底面上
的交點判定所述第一范圍，基于與所述第二圓錐相關的所述圓錐側面上
的交點和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：森平智久，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP