[发明专利]机器人程序的编制方法

说明书

本发明涉及对于用计算机控制，模仿人或动物动作的机器，把作为模仿对象的人或动物的动作输入机器人的机器人程序编制方法。

近来，在各行各业都开始使用机器人代替人进行作业。为了让这些机器人代替人进行工作，有必要预先进行所谓示教操作，即教给机器人人的动作。对此示教方法中有把人的动作直接教给机器人的示教再现的所谓联机编程序方法，以及另外采用计算机通过模拟人的动作对机器人的动作编程序的脱机编程序方法。

其中的示教·再现法就是人用手动控制使机器人按照操作程序动作，从而把动作有储的示教方法，因其操作简单而在产业用机器人上得到广泛应用，然而，在示教之际有必使机器人中断进行中的操作。此外，脱机编程序法是使和机器人分开进行编程序的方法，由于即使在机器人进行操作中也能进行编程序，故这种方法对于要求动作作率高的机器人或尽可能不中断操作的机器人特别有效。

通常，在此脱机编程序方法中，用环境模型、采用机器人语言记下计划轨道或动作内容，再用动作模拟对内容确认后，在作业现场进行微调整。因此，脱机编程序作业复杂。此外，在此环境模型中包含作业对象物或外围设计的形状或尺寸、位置和姿态等的几何信息和材料或重量等物理信息以及功能或用途、使用方法等技术信息、程序设计员利用此环境模型进行作业计划。

而且，为了使机器人替代人进行作业，有必要基于从分析人的动作结果得到的知识来设计动作，然而，由于以往是使用依靠分析者的直觉得到的不正确的知识，因此使得到的机器人的动作很难说一定合理。此外，由于，用于进行动作分析和设计的力学也是依据仅使用了位置、速度和加速度的运动学，因此要设计新动作很困难。

此外，尽管在用计算机进行机器人的动作设计中有必要采用由容易使用的对话形式进行实时应答的方法，但如上述在以往的脱机编程序方法中，由于在对动作模拟的动作进行确认以及在作业现场进行微调整时必然存在试行错误，故而不是用对话形式进行实时应答。

作为论述物体运动的方法，除了利用位置、速度和加速度的运动学外，还有用其和力的关系论述物体运动的所谓动力学方法。若将此方法用于编制机器人程序，能用较少的操作编出复杂动作的程序。此外，根据应用此动力学的编制机器人程序方法的另一大优点是能设计出应用运动学的编制机器人程序方法所不可能设计出的新动作。

但是，应用动力学编制机器人动作的程序时需要有难于计量的惯性力矩、重心，关节的摩擦以及肌肉或韧带弹性等数据，如缺少这些数据，则会产生和应用运动学场合同样不合理动作。因此，根据以往应用动力学的机器人程序编制方法，不能使人体的动作完全再现。

此外，由于此方法在把n作为人体动作的最小单位数时的计算量O（f（n））是n⁴的函数O（n⁴），因而计算量多，因计算机的计算量高而没有实用性。

另一方面，也有采用计算量为n的函数O（n）的计算的动力学方法，然而，此方法仅在不发生绕轴回转时成立。因此存在绕轴回转时不能应用此方法。

这样，迄今为止的机器人程序编制方法，是根据试行错误进行的，因此不是根据对话形式的实时应答。

因此，本发明提出利用动力学、对复杂作业也能编程序的新的机器人程序编制方法。

本发明提出能利用通过对实际的人的动作进行动力学分析得到的有关人的动作的知识编制机器人的新动作的新的机器人程序编制方法。也就是本发明的课题是提出不根据试行错误或程序设计人的直觉，而利用计算机和采用对话形式编制机器人程序的方法。

为解决上述课题，在本发明机器人程序编制方法中，首先对人的基本动作进行分析，把包含在人体的各个关节上发生的力和力矩的动参数的数据作为关于基本动作的知识向数据库输入。

接着，程序员向数据库存取，把得到的数据进行加工，计算机把约束条件以受约束动作形式、把逆（再应用）动力学结果以力的形式实时地向程序员反馈，并反复进行该过程直到获得满意结果为止，从而用对话形式设计动作。

由于此运动分析方法的计算量是n的函数O（n），从而解决了计算机计算费用高的问题。此外，由于不依赖试行错误或程序直觉，能用对话形式编制自然的机器人动作。

实施例

以下，参照附图对本发明实施例进行说明。

图1表示本发明流程图，此流程图是由1编成人体模型，2.输入人的实际动作，3.分析输入的动作，4.设计动作，5.应用动力学，6.应用约束条件，7.应用逆动力学，8.表示结果的各阶段组成。