JP2013246553A - Track planning device, track planning method and track planning program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットと障害物との干渉を判定しつつ、ロボットの軌道を計画できる軌道計画装置、軌道計画方法及び軌道計画プログラムに関するものである。 The present invention relates to a trajectory planning apparatus, a trajectory planning method, and a trajectory planning program that can plan a trajectory of a robot while determining interference between a robot and an obstacle.
近年、ロボットなどの移動体が始点から終点までを移動するための軌道を計画する様々な軌道計画装置が知られている。例えば、始点から終点までの軌道間を離散化して離散化した各位置にサブゴールを夫々設け、各サブゴールでロボットと障害物との干渉を判定して、ロボットの軌道を計画する動作経路計画方法が知られている(特許文献1参照)。 In recent years, various trajectory planning apparatuses that plan trajectories for moving a moving body such as a robot from a start point to an end point are known. For example, there is a motion path planning method for planning a robot trajectory by discriminating between the trajectories from the start point to the end point and providing subgoals at each discretized position, determining interference between the robot and an obstacle at each subgoal. It is known (see Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に示す動作経路計画方法においては、例えば、始点から終点までの軌道間の離散化幅を大きく設定し、離散化した各位置で干渉判定を行った場合、ロボットが障害物をすり抜ける可能性が生じ、その干渉判定精度が低下する問題が生じる。一方、始点から終点までの軌道間の離散化幅を小さく設定し、離散化した各位置で干渉判定を行った場合、ロボットと障害物との干渉判定頻度が増加しその計算時間が増加する問題が生じる。
However, in the motion path planning method disclosed in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ロボットと障害物との干渉判定を最適な頻度で行ってロボットの軌道計画を行うことができる軌道計画装置、軌道計画方法及び軌道計画プログラムを提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and a trajectory planning apparatus and trajectory plan capable of performing trajectory planning of a robot by performing interference determination between the robot and an obstacle at an optimum frequency. The main purpose is to provide a method and a trajectory planning program.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、ロボットが始点から終点まで移動するための軌道を計画する軌道計画装置であって、前記計画された軌道上における前記ロボットと障害物との距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段により算出された距離に基づいて、前記始点から終点までの軌道間を離散化する離散化幅を設定する離散化設定手段と、前記離散化設定手段により設定された離散化幅で離散化したときの軌道上の各位置で、前記ロボットと障害物とが干渉しているか否かを判定する干渉判定手段と、前記干渉判定手段による干渉判定結果に基づいて、前記ロボットの軌道を計画する軌道計画手段と、を備える、ことを特徴とする軌道計画装置である。
この一態様において、前記離散化設定手段は、前記距離算出手段により算出された距離が増加するに従って前記離散化隔を増加させてもよい。
この一態様において、前記離散化設定手段は、前記距離算出手段により算出された距離と、前記軌道計画手段により算出された前記ロボットの関節角度と、に基づいて、前記ロボットのヤコビアンを算出するヤコビアン計算部と、前記ヤコビアン計算部により算出されたロボットのヤコビアンと、前記距離算出手段により算出された距離と、に基づいて前記離散化隔を算出するパラメータ計算部と、を有していてもよい。
この一態様において、前記距離算出手段は、前記計画された軌道上におけるロボットと障害物との最短距離を算出してもよい。
この一態様において、前記ロボットは、アームロボットであり、前記距離算出手段は、前記障害物から所定番目に近い前記アームロボットの関節部と障害物との距離を算出してもよい。
この一態様において、前記距離算出手段は、前記障害物とロボットの特徴部位との距離を算出してもよい。
この一態様において、前記パラメータ計算部は、前記ヤコビアン計算部により算出されたロボットのヤコビ逆行列と、前記距離算出手段により算出された最短距離と、所定のマージン定数と、を乗算することで、前記離散化隔を算出してもよい。
この一態様において、前記所定のマージン定数は、前記ロボットの自己干渉の場合大きく設定され、他の物体との干渉の場合小さく設定されてもよい。
この一態様において、前記ロボットの特徴部位は、手先、指先、複雑な形状部位、及び、薄い形状部位のうち少なくとも1つを含んでいてもよい。
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、ロボットが始点から終点まで移動するための軌道を計画する軌道計画方法であって、前記計画された軌道上における前記ロボットと障害物との距離を算出するステップと、前記算出された距離に基づいて、前記始点から終点までの軌道間を離散化する離散化幅を設定するステップと、前記設定された離散化幅で離散化したときの軌道上の各位置で、前記ロボットと障害物とが干渉しているか否かを判定するステップと、前記干渉判定結果に基づいて、前記ロボットの軌道を計画するステップと、を含む、ことを特徴とする軌道計画方法であってもよい。
また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、ロボットが始点から終点まで移動するための軌道を計画する軌道計画プログラムであって、前記計画された軌道上における前記ロボットと障害物との距離を算出する処理と、前記算出された距離に基づいて、前記始点から終点までの軌道間を離散化する離散化幅を設定する処理と、前記設定された離散化幅で離散化したときの軌道上の各位置で、前記ロボットと障害物とが干渉しているか否かを判定する処理と、前記干渉判定結果に基づいて、前記ロボットの軌道を計画する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする軌道計画プログラムであってもよい。
One aspect of the present invention for achieving the above object is a trajectory planning apparatus for planning a trajectory for a robot to move from a start point to an end point, and a distance between the robot and an obstacle on the planned trajectory. A distance calculating means for calculating a discretization, a discretization setting means for setting a discretization width for discretizing between trajectories from the start point to the end point based on the distance calculated by the distance calculation means, and the discretization setting means Interference determination means for determining whether or not the robot and the obstacle are interfering at each position on the trajectory when discretized with the discretization width set by the step, and the interference determination result by the interference determination means And a trajectory planning means for planning the trajectory of the robot based on the trajectory planning apparatus.
In this aspect, the discretization setting means may increase the discretization interval as the distance calculated by the distance calculation means increases.
In this aspect, the discretization setting unit calculates a Jacobian of the robot based on the distance calculated by the distance calculation unit and the joint angle of the robot calculated by the trajectory planning unit. A calculation unit; and a parameter calculation unit that calculates the discretization interval based on the Jacobian of the robot calculated by the Jacobian calculation unit and the distance calculated by the distance calculation unit. .
In this aspect, the distance calculation means may calculate the shortest distance between the robot and the obstacle on the planned trajectory.
In this aspect, the robot may be an arm robot, and the distance calculation unit may calculate a distance between the joint portion of the arm robot and the obstacle that is the predetermined closest to the obstacle.
In this aspect, the distance calculating unit may calculate a distance between the obstacle and a characteristic part of the robot.
In this aspect, the parameter calculation unit multiplies the robot Jacobian inverse matrix calculated by the Jacobian calculation unit, the shortest distance calculated by the distance calculation unit, and a predetermined margin constant, The discretization interval may be calculated.
In this aspect, the predetermined margin constant may be set to be large in the case of self-interference of the robot, and may be set to be small in the case of interference with other objects.
In this aspect, the characteristic portion of the robot may include at least one of a hand tip, a fingertip, a complicated shape portion, and a thin shape portion.
On the other hand, one aspect of the present invention for achieving the above object is a trajectory planning method for planning a trajectory for a robot to move from a start point to an end point, the robot and an obstacle on the planned trajectory. A step of calculating a distance, a step of setting a discretization width for discretizing between trajectories from the start point to the end point based on the calculated distance, and a discretization with the set discretization width Determining whether the robot and an obstacle are interfering at each position on the trajectory, and planning the trajectory of the robot based on the interference determination result. The trajectory planning method may be a feature.
Another aspect of the present invention for achieving the above object is a trajectory planning program for planning a trajectory for a robot to move from a start point to an end point, the robot and an obstacle on the planned trajectory. A process for calculating the distance, a process for setting a discretization width for discretizing the trajectory from the start point to the end point based on the calculated distance, and a discretization with the set discretization width Causes the computer to execute processing for determining whether or not the robot and an obstacle are interfering at each position on the trajectory, and processing for planning the trajectory of the robot based on the interference determination result , Or a trajectory planning program characterized by that.
本発明によれば、ロボットと障害物との干渉判定を最適な頻度で行ってロボットの軌道計画を行うことができる軌道計画装置、軌道計画方法及び軌道計画プログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a trajectory planning apparatus, a trajectory planning method, and a trajectory planning program capable of performing trajectory planning of a robot by performing interference determination between a robot and an obstacle at an optimal frequency.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の一実施の形態に係る軌道計画装置1は、例えば、複数のリンク101と各リンク101を回転可能に連結する複数の関節部102とを有するアームロボット100が始点(スタート点)から終点(ゴール点)まで移動するための軌道を最適に計画するものである(図2)。図1は、本発明の一実施の形態に係る軌道計画装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the
軌道計画装置1は、環境復元部2と、距離計算部3と、ヤコビアン計算部4と、パラメータ計算部5と、干渉判定部6と、軌道計画部7と、を備えている。
The
環境復元部2には、例えば、障害物Xの位置情報、形状情報、マップ情報などの環境情報が入力される。環境情報は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、ROM、RAMなどの記憶装置8に予め記憶されており、この記憶装置8から出力されてもよい。なお、環境復元部2は、アームロボット100に搭載された検出センサ9(超音波センサ、ミリ波センサ、カメラなど)を用いて、アームロボット100周囲の環境情報を算出してもよい。
For example, environment information such as position information, shape information, and map information of the obstacle X is input to the
環境復元部2は、算出あるいは入力された環境情報と、軌道計画部7により算出されるアームロボット100の各関節部102の関節角度(時系列データ等)と、に基づいて、アームロボット100に対する障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢を算出する。環境復元部2は、算出した障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢を距離計算部3及び干渉判定部6に対して出力する。
Based on the calculated or input environment information and the joint angles (time series data, etc.) of each
距離計算部3は、距離算出手段の一具体例であり、環境復元部2により算出された障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢に基づいて、アームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminを算出する。距離計算部3は、例えば、GJKアルゴリズム(Gillbert-Johnson-Keerthi Algorithm)などを用いて、アームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminを算出しているが、任意のアルゴリズムを用いて最短距離Lminを算出してもよい。距離計算部3は、算出したアームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminをヤコビアン計算部4及びパラメータ計算部5に対して出力する。
The distance calculation unit 3 is a specific example of a distance calculation unit, and is based on the relative position of the obstacle X calculated by the
なお、距離計算部3は、環境復元部2により算出された障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢に基づいて、上記最短距離の代わりに、障害物Xから所定番目(例えば、2番目又は3番目)に近い関節部102と、その障害物Xと、の距離を算出してもよい。これにより、アームロボット100と障害物Xとの接触をより確実に防止できる。
The distance calculation unit 3 is based on the relative position of the obstacle X calculated by the
また、距離計算部3は、環境復元部2により算出された障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢に基づいて、上記最短距離の代わりに、アームロボット100の特徴部位と障害物Xとの距離を算出してもよい。なお、アームロボット100の特徴部位として、例えば、手先、指先、複雑な形状部位(肘関節部など)、すり抜けが生じ易い薄い形状部位などが含まれる。これにより、アームロボット100の特徴部位の特性に応じて、最適に干渉判定を行うことができる。
In addition, the distance calculation unit 3 uses the relative position of the obstacle X calculated by the
ヤコビアン計算部4は、距離計算部3により算出されたアームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminと、軌道計画部7により算出されるアームロボット100の各関節部102の関節角度と、に基づいてアームロボット100のヤコビアンJ(θ)を算出する。ヤコビアン計算部4は、算出したアームロボット100のヤコビアンJ(θ)をパラメータ計算部5に対して出力する。
The Jacobian
ところで、従来、例えば、始点から終点までの軌道間の離散化幅を大きく設定し、離散化した各位置で干渉判定を行った場合、ロボットが障害物をすり抜ける可能性が生じ、その干渉判定精度が低下する問題が生じる。一方で、始点から終点までの軌道間の離散化幅を小さく設定し、離散化した各位置で干渉判定を行った場合、ロボットと障害物との干渉判定頻度が増加しその計算時間が増加する問題が生じる。 By the way, conventionally, for example, when the discretization width between trajectories from the start point to the end point is set to be large and interference determination is performed at each discretized position, there is a possibility that the robot may pass through the obstacle, and the interference determination accuracy This causes a problem of lowering. On the other hand, when the discretization width between trajectories from the start point to the end point is set small and interference determination is performed at each discretized position, the interference determination frequency between the robot and the obstacle increases, and the calculation time increases. Problems arise.
そこで、本実施の形態に係る軌道計画装置1において、パラメータ計算部5は、距離計算部3により算出されたアームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminが増加し、アームロボット100と障害物Xが離間するに従って離散化幅Δθを増加させる(図3)。一方、パラメータ計算部5は、距離計算部3により算出されたアームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminが減少し、アームロボット100と障害物Xが接近するに従って離散化幅Δθを増加させる。
Therefore, in the
これにより、環境中でアームロボット100と障害物Xとの距離が大きいとき(接触の可能性が低いとき)、そのアームロボット100と障害物Xとの干渉を低頻度で判定を行う(図4)。一方、アームロボット100と障害物Xとの距離が小さいとき(接触の可能性が高いとき)、そのアームロボット100と障害物Xとの干渉を高頻度で判定を行う。したがって、アームロボット100と障害物Xとの干渉の可能性に応じて、アームロボット100と障害物Xとの干渉判定を最適な頻度で行ってアームロボット100の軌道を計画できる。
Thereby, when the distance between the
例えば、パラメータ計算部5は、距離計算部3により算出されたアームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminと、ヤコビアン計算部4により算出されたアームロボット100のヤコビアンJ(θ)と、に基づいて、下記(1)式を用いて離散化幅Δθを算出する。パラメータ計算部5は、算出した離散化幅Δθを干渉判定部6に対して出力する。
Δθ=J(θ)#δLmin (1)式
ここで、J(θ)#は、ヤコビアンJ(θ)の疑似逆行列であり、δは最短距離Lminに乗算するマージン定数である。
For example, the
Δθ = J (θ) # δLmin (1) where J (θ) # is a pseudo inverse matrix of Jacobian J (θ), and δ is a margin constant for multiplying the shortest distance Lmin.
例えば、マージン定数δは、アームロボット100の自己干渉が想定される場合、その干渉がある程度予測可能であることから大きく設定される(1に近い値を設定)。一方、マージン定数δは、他の物体との干渉が想定される場合、その干渉が予測不可能であることから、小さく設定される。このように、干渉の予測可能性に応じて、マージン定数δを設定しているが、これに限らず、任意の設定方法を適用できる。また、上記(1)式によって得られる離散化幅Δθは、例えば、障害物Xとアームロボット100上の最短点との幅のδ倍となる1次近似値となっているが、より高精度にn次近似値としてもよい。
For example, when the self-interference of the
干渉判定部6は、干渉判定手段の一具体例であり、環境復元部2により算出された障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢と、パラメータ計算部5により算出された離散化幅Δθと、に基づいて、アームロボット100と障害物Xとが干渉しているか否かを判定する。例えば、干渉判定部6は、パラメータ計算部5により算出された離散化幅Δθで離散化された軌道上の各位置で、アームロボット100と障害物Xとが干渉しているか否かを判定する。なお、本実施の形態において、アームロボット100と障害物Xとの干渉には、アームロボット100の自己干渉も含むものとする。干渉判定部6は、アームロボット100と障害物Xとの干渉判定結果を軌道計画部7に対して出力する。
The interference determination unit 6 is a specific example of the interference determination unit. The relative position of the obstacle X calculated by the
軌道計画部7は、軌道計画手段の一具体例であり、干渉判定部6による干渉判定結果に基づいて、アームロボット100の軌道を計画する。例えば、軌道計画部7は、アームロボット100と障害物Xとが干渉しないような軌道を計画する。
The trajectory planning unit 7 is a specific example of the trajectory planning unit, and plans the trajectory of the
軌道計画装置1は、例えば、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)、CPUによって実行される演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)、処理データ等を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)等からなるマイクロコンピュータを、中心にしてハードウェア構成されている。CPU、ROM、及びRAMは、データバスなどを介して相互に接続されている。
The
次に、本実施の形態に係る軌道計画装置による軌道計画方法の一例について詳細に説明する。図5は、本実施の形態に係る軌道計画装置による軌道計画処理の一例を示すフローチャートである。なお、図5に示す軌道計画処理は、例えば、所定時間毎に繰り返し実行される。 Next, an example of a trajectory planning method by the trajectory planning apparatus according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 5 is a flowchart showing an example of a trajectory planning process by the trajectory planning apparatus according to the present embodiment. Note that the trajectory planning process shown in FIG. 5 is repeatedly executed, for example, every predetermined time.
環境復元部2は、入力された環境情報と、軌道計画部7により算出されるアームロボット100の各関節部102の関節角度と、に基づいて、アームロボット100に対する障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢を算出する(ステップS101)。
Based on the input environment information and the joint angles of the
距離計算部3は、環境復元部2により算出された障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢に基づいて、アームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminを算出する(ステップS102)。
The distance calculation unit 3 calculates the shortest distance Lmin between the
ヤコビアン計算部4は、距離計算部3により算出されたアームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminと、軌道計画部7により算出されるアームロボット100の関節角度と、に基づいてアームロボット100のヤコビアンJ(θ)を算出する(ステップS103)。
The
パラメータ計算部5は、距離計算部3により算出されたアームロボット100と障害物Xとの最短距離Lminと、ヤコビアン計算部4により算出されたアームロボット100のヤコビアンJ(θ)と、に基づいて、上記(1)式を用いて離散化幅Δθを算出する(ステップS104)。
The
干渉判定部6は、環境復元部2により算出された障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢と、パラメータ計算部5により算出された離散化幅Δθと、に基づいて、アームロボット100と障害物Xとが干渉しているか否かを判定する(ステップS105)。
Based on the relative position of the obstacle X calculated by the
軌道計画部7は、干渉判定部6による干渉判定結果に基づいて、アームロボット100と障害物Xとが干渉しないような軌道を計画する(ステップS106)。
The trajectory planning unit 7 plans a trajectory so that the
なお、(ステップS105)において、干渉判定部6は、環境復元部2により算出された障害物Xの相対位置及びアームロボット100の姿勢に基づいて、アームロボット100と障害物Xとが干渉しているか否かを判定してもよい。この場合、(ステップS106)において、軌道計画部7は、干渉判定部6による干渉判定結果を、パラメータ計算部5により算出された離散化幅Δθで判断し、アームロボット100と障害物Xとが干渉しないような軌道を計画する。
In (Step S105), the interference determination unit 6 causes the
以上、本実施の形態に係る軌道計画装置1おいて、アームロボットと障害物との最短距離に応じて離散化幅を設定する。これにより、アームロボットと障害物との距離が大きく干渉の可能性が低いとき、アームロボットと障害物との干渉を低頻度で判定を行う。一方、アームロボットと障害物との距離が小さく干渉の可能性が高いとき、アームロボットと障害物との干渉を高頻度で判定を行う。したがって、アームロボットと障害物との干渉の可能性に応じて、アームロボットと障害物との干渉判定を最適な頻度で行うことができる。すなわち、アームロボットと障害物との干渉判定を最適な頻度で行ってロボットの軌道計画を行うことができる
As described above, in the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記一実施の形態において、ロボットがアームロボットである場合について説明したが、これに限らず、二足歩行ロボットなどの任意のロボット、更には、任意の移動体に適用可能である。
また、本発明は、例えば、図5に示す処理を、CPUにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the robot is an arm robot has been described.
In addition, the present invention can also realize, for example, the processing shown in FIG. 5 by causing the CPU to execute a computer program.
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。 The program may be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R / W and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included.
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
本発明は、例えば、アームロボット、二足歩行ロボット、ヒューマノイドロボット、などの移動体を移動させる際の軌道を計画する軌道計画装置に利用可能である。 The present invention can be used for a trajectory planning apparatus that plans a trajectory when moving a moving body such as an arm robot, a biped robot, a humanoid robot, and the like.
1 軌道計画装置1
2 環境復元部
3 距離計算部
4 ヤコビアン計算部
5 パラメータ計算部
6 干渉判定部
7 軌道計画部7
8 記憶装置
9 検出センサ
1
2 Environment Restoration Unit 3
8
Claims (11)
前記計画された軌道上における前記ロボットと障害物との距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段により算出された距離に基づいて、前記始点から終点までの軌道間を離散化する離散化幅を設定する離散化設定手段と、
前記離散化設定手段により設定された離散化幅で離散化したときの軌道上の各位置で、前記ロボットと障害物とが干渉しているか否かを判定する干渉判定手段と、
前記干渉判定手段による干渉判定結果に基づいて、前記ロボットの軌道を計画する軌道計画手段と、
を備える、ことを特徴とする軌道計画装置。 A trajectory planning device for planning a trajectory for a robot to move from a start point to an end point,
A distance calculating means for calculating a distance between the robot and the obstacle on the planned trajectory;
Based on the distance calculated by the distance calculation means, a discretization setting means for setting a discretization width for discretizing between trajectories from the start point to the end point;
Interference determining means for determining whether or not the robot and an obstacle interfere at each position on the trajectory when discretized with the discretization width set by the discretization setting means;
A trajectory planning means for planning a trajectory of the robot based on an interference judgment result by the interference judgment means;
A trajectory planning apparatus comprising:
前記離散化設定手段は、前記距離算出手段により算出された距離が増加するに従って前記離散化隔を増加させる、ことを特徴とする軌道計画装置。 The trajectory planning device according to claim 1,
The trajectory planning device, wherein the discretization setting means increases the discretization interval as the distance calculated by the distance calculation means increases.
前記離散化設定手段は、
前記距離算出手段により算出された距離と、前記軌道計画手段により算出された前記ロボットの関節角度と、に基づいて、前記ロボットのヤコビアンを算出するヤコビアン計算部と、
前記ヤコビアン計算部により算出されたロボットのヤコビアンと、前記距離算出手段により算出された距離と、に基づいて前記離散化隔を算出するパラメータ計算部と、を有する、ことを特徴とする軌道計画装置。 The trajectory planning apparatus according to claim 1 or 2,
The discretization setting means includes
A Jacobian calculator that calculates the Jacobian of the robot based on the distance calculated by the distance calculator and the joint angle of the robot calculated by the trajectory planning unit;
A trajectory planning apparatus, comprising: a parameter calculation unit that calculates the discretization interval based on the Jacobian of the robot calculated by the Jacobian calculation unit and the distance calculated by the distance calculation unit .
前記距離算出手段は、前記計画された軌道上におけるロボットと障害物との最短距離を算出する、ことを特徴とする軌道計画装置。 The trajectory planning device according to any one of claims 1 to 3,
The trajectory planning apparatus, wherein the distance calculating means calculates the shortest distance between the robot and the obstacle on the planned trajectory.
前記ロボットは、アームロボットであり、
前記距離算出手段は、前記障害物から所定番目に近い前記アームロボットの関節部と障害物との距離を算出する、ことを特徴とする軌道計画装置。 The trajectory planning device according to any one of claims 1 to 3,
The robot is an arm robot;
The distance calculation unit calculates a distance between a joint portion of the arm robot and the obstacle that is the predetermined closest from the obstacle.
前記距離算出手段は、前記障害物とロボットの特徴部位との距離を算出する、ことを特徴とする軌道計画装置。 The trajectory planning device according to any one of claims 1 to 3,
The distance calculation unit calculates a distance between the obstacle and a characteristic part of the robot.
前記パラメータ計算部は、前記ヤコビアン計算部により算出されたロボットのヤコビ逆行列と、前記距離算出手段により算出された最短距離と、所定のマージン定数と、を乗算することで、前記離散化隔を算出する、ことを特徴とする軌道計画装置。 A trajectory planning apparatus according to claim 3,
The parameter calculating unit multiplies the discretization interval by multiplying the Jacobian inverse matrix of the robot calculated by the Jacobian calculating unit, the shortest distance calculated by the distance calculating unit, and a predetermined margin constant. A trajectory planning apparatus characterized by calculating.
前記所定のマージン定数は、前記ロボットの自己干渉の場合大きく設定され、他の物体との干渉の場合小さく設定される、ことを特徴とする軌道計画装置。 The trajectory planning apparatus according to claim 7,
The trajectory planning apparatus, wherein the predetermined margin constant is set to be large in the case of self-interference of the robot and is set to be small in the case of interference with another object.
前記ロボットの特徴部位は、手先、指先、複雑な形状部位、及び、薄い形状部位のうち少なくとも1つを含む、ことを特徴とする軌道計画装置。 The trajectory planning apparatus according to claim 6,
The trajectory planning apparatus characterized in that the characteristic part of the robot includes at least one of a hand tip, a fingertip, a complicated shape part, and a thin shape part.
前記計画された軌道上における前記ロボットと障害物との距離を算出するステップと、
前記算出された距離に基づいて、前記始点から終点までの軌道間を離散化する離散化幅を設定するステップと、
前記設定された離散化幅で離散化したときの軌道上の各位置で、前記ロボットと障害物とが干渉しているか否かを判定するステップと、
前記干渉判定結果に基づいて、前記ロボットの軌道を計画するステップと、
を含む、ことを特徴とする軌道計画方法。 A trajectory planning method for planning a trajectory for a robot to move from a start point to an end point,
Calculating a distance between the robot and an obstacle on the planned trajectory;
Setting a discretization width for discretizing between trajectories from the start point to the end point based on the calculated distance;
Determining whether the robot and an obstacle are interfering at each position on the trajectory when discretized with the set discretization width; and
Planning a trajectory of the robot based on the interference determination result;
A trajectory planning method comprising:
前記計画された軌道上における前記ロボットと障害物との距離を算出する処理と、
前記算出された距離に基づいて、前記始点から終点までの軌道間を離散化する離散化幅を設定する処理と、
前記設定された離散化幅で離散化したときの軌道上の各位置で、前記ロボットと障害物とが干渉しているか否かを判定する処理と、
前記干渉判定結果に基づいて、前記ロボットの軌道を計画する処理と、
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする軌道計画プログラム。 A trajectory planning program for planning a trajectory for a robot to move from a start point to an end point,
Processing to calculate the distance between the robot and the obstacle on the planned trajectory;
Based on the calculated distance, a process of setting a discretization width for discretizing between trajectories from the start point to the end point;
A process of determining whether or not the robot and an obstacle interfere at each position on a trajectory when discretized with the set discretization width;
A process of planning a trajectory of the robot based on the interference determination result;
A trajectory planning program characterized by causing a computer to execute.
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