[发明专利]臂型机械手的障碍物自动回避方法及控制装置有效
申请号: | 201480083989.5 | 申请日: | 2014-12-25 |
公开(公告)号: | CN107000223B | 公开(公告)日: | 2019-11-01 |
发明(设计)人: | 中矢敦史;吉田雅也;间濑祥平;高桥大树 | 申请(专利权)人: | 川崎重工业株式会社 |
主分类号: | B25J19/06 | 分类号: | B25J19/06;H01L21/677 |
代理公司: | 上海瀚桥专利代理事务所(普通合伙) 31261 | 代理人: | 曹芳玲 |
地址: | 日本兵库*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 姿势 机械手 几何模型 轨道 姿势决定 判定 障碍物 更新 动作区域 反复执行 控制装置 姿势变化 回避 臂型 斥力 手部 表现 | ||
1.一种机械手的障碍物自动回避方法,
是具备利用关节连结有一个以上的连杆且于梢端部设有手部的机械手臂、根据所述关节的角度位置规定姿势的臂型机械手的障碍物自动回避方法,
包括如下步骤:
对于所述机械手以使其具有几何形状的形式建模,从而表现为几何模型的几何模型表现步骤;
设定所述几何模型不得进入的禁止进入区域、和由该禁止进入区域规定而所述几何模型进行动作的动作区域的区域设定步骤;
决定所述机械手的最终姿势的最终姿势决定步骤;
决定当所述机械手自当前姿势向所述最终姿势变化时所述手部的初始轨道的初始轨道决定步骤;
算出与所述初始轨道上的规定的点对应的所述机械手的假想姿势的假想姿势算出步骤;
判定所述假想姿势下的所述几何模型是否干扰所述禁止进入区域的干扰判定步骤;
当所述干扰判定步骤中判定为不干扰时,将所述假想姿势决定为经过姿势,而当判定为产生干扰时,假想产生使所述禁止进入区域的干扰部分与所述几何模型的干扰部分相对排斥的斥力的假想斥力,算出因所述假想斥力而某假想姿势下的所述机械手的所述各关节围绕转动轴产生的转矩,进而以所述假想姿势为起点,反复进行算出因该转矩的影响而变化的所述机械手经过规定时间后的假想姿势的运算,借此算出所述机械手的假想姿势的经时变化,将所述机械手的假想姿势的经时变化收敛时的所述机械手的假想姿势决定为经过姿势的经过姿势决定步骤;
将自所述当前姿势经由所述经过姿势而变化为所述最终姿势时所述手部的轨道决定为更新轨道的更新轨道决定步骤;和
将经过姿势决定步骤中所决定的最新的经过姿势假设为所述初始轨道决定步骤中的所述当前姿势,并反复执行所述初始轨道决定步骤、所述假想姿势算出步骤、所述干扰判定步骤、所述经过姿势决定步骤、及所述更新轨道决定步骤的步骤。
2.根据权利要求1所述的机械手的障碍物自动回避方法,其特征在于,
所述最终姿势决定步骤将设定于已知轨道上的所述机械手的多个最终候补姿势中的、所述机械手的当前姿势与所述最终候补姿势的所述各关节的角度的位移的绝对值的总和为最小值的最终候补姿势选择并决定为所述最终姿势。
3.根据权利要求1或2所述的机械手的障碍物自动回避方法,其特征在于,
所述假想斥力以与所述几何模型进入至禁止进入区域的距离成比例地变大的形式构成。
4.根据权利要求1或2所述的机械手的障碍物自动回避方法,其特征在于,
具有如下步骤:
判断所述机械手的姿势是否未以接近所述最终姿势的形式经时变化而是陷入停留状态的停留状态判定步骤;
当所述停留状态判定步骤中判定为陷入停留状态时,生成所述机械手的因所述假想斥力而被推出的状态下的姿势以外的经过候补姿势的经过候补姿势生成步骤;
判定所述经过候补姿势是否为接近所述最终姿势的姿势的第一判定步骤;和
当所述第一判定步骤中判定为所述经过候补姿势为向接近所述最终姿势的方向变化的姿势时,根据该经过候补姿势而决定所述经过姿势的第一决定步骤。
5.根据权利要求4所述的机械手的障碍物自动回避方法,其特征在于,
具有如下步骤:
当所述第一判定步骤中判定为所述经过候补姿势为向远离所述最终姿势的方向变化的姿势时,根据概率值判定是否选择所述经过候补姿势的第二判定步骤;和
当所述第二判定步骤中判定为选择时,根据该经过候补姿势决定所述经过姿势的第二决定步骤。
6.一种臂型机械手的控制装置,
是具备利用关节连结有一个以上的连杆且于梢端部设有手部的机械手臂、根据所述关节的角度位置规定姿势的臂型机械手的控制装置,
具备:
对于所述机械手以使其具有几何形状的形式建模,从而表现为几何模型的几何模型表现部;
设定所述几何模型不得进入的禁止进入区域、和由该禁止进入区域规定而所述几何模型进行动作的动作区域的区域设定部;
决定所述机械手的最终姿势的最终姿势决定部;
决定所述机械手自当前姿势向所述最终姿势变化时所述手部的初始轨道的初始轨道决定部;
算出与所述初始轨道上的规定的点对应的所述机械手的假想姿势的假想姿势算出部;
判定所述假想姿势下的所述几何模型是否干扰所述禁止进入区域的干扰判定部;
决定经过姿势的经过姿势决定部;和
更新轨道决定部;
当所述干扰判定部判定为不干扰时,所述经过姿势决定部将所述假想姿势决定为经过姿势,而当判定为产生干扰时,所述经过姿势决定部假想产生使所述禁止进入区域的干扰部分与所述几何模型的干扰部分相对排斥的斥力的假想斥力,算出因所述假想斥力而某假想姿势下的所述机械手的所述各关节围绕转动轴产生的转矩,进而以所述假想姿势为起点,反复进行算出因该转矩的影响而变化的所述机械手经过规定时间后的假想姿势的运算,借此算出所述机械手的假想姿势的经时变化,将所述机械手的假想姿势的经时变化收敛时的所述机械手的假想姿势决定为经过姿势;
所述更新轨道决定部将自所述当前姿势经由所述经过姿势而变化为所述最终姿势时所述手部的轨道决定为更新轨道;
将所述经过姿势决定部所决定的最新的经过姿势假设为所述初始轨道决定部的当前姿势,且所述初始轨道决定部、所述假想姿势算出部、所述干扰判定部、所述经过姿势决定部、及所述更新轨道决定部反复进行处理。
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