JPH08166809A - 複数台ロボットの干渉回避方法及び作業順・作業分担決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボット間の相互干渉を確実に回避できると
共にロボット停止時間を非常に少なくすることができる
複数台ロボットの干渉回避方法及び作業順・作業分担決
定方法。 【構成】 本方法は，各ロボットの動作の優先順位を設
定し（Ｓ１），各ロボットの所定時間内の動作によるロ
ボットの通過予定領域，または，それを含む領域である
占有領域を順次演算し（Ｓ２），占有領域間での重なり
の有無を判定し（Ｓ３），重なりがある場合には，優先
順位の低いロボットを待機させると共に，優先順位の高
い他方のロボットを動作させ（Ｓ５），他方のロボット
の占有領域をその動作中のすでに動作が終わった部分に
ついて順次解除し（Ｓ６），他方のロボットの占有領域
の変化に基づいて重なりがなくなったとき以降に，一方
のロボットの動作を開始する（Ｓ７）ように構成されて
いる。上記構成により，ロボット間の相互干渉を確実に
回避等できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，複数台ロボットの干渉
回避方法及び作業順・作業分担決定方法に係り，詳しく
は共通な移動空間を有する複数台のロボットの相互干渉
を回避する方法及び各ロボットの作業順・作業分担を決
定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来，共通な移動空間を有する複数台の
ロボットの相互干渉を回避する方法としては移動空間を
干渉領域と非干渉領域とにあらかじめ区分しておき，優
先順位の高いロボットが干渉領域にいる場合には，優先
順位の低いロボットは干渉領域に入らずに待つ方法が一
般的であった。さらに，空間をブロックで分けて，ｎ〜
ｎ＋１ステップに占める領域を占有領域とし，共通ブロ
ックがある場合には干渉とする方法があった。この場
合，ｎ〜ｎ＋１ステップの時間が均等にならない場合に
は，補間ステップを設ける（特開昭６１−２６０３０６
号公報参照）。一方，複数台のロボットで作業を行う場
合の，各ロボットの作業順及び分担決定方法について
は，従来は人間が決定し，テイーチングを行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
複数台ロボットの干渉回避方法では，次のような問題点
があった。 （１）あらかじめ干渉領域を区分する方法では，干渉領
域内に複数台ロボットが入っても，干渉しないケースが
あるにもかかわらず，優先順位が低いロボットは，その
領域に入れない。このため，ロボット間の相互干渉によ
るロボット停止時間が長くなる傾向があった。 （２）干渉空間をブロックでわける方法では，ブロック
の大きさを小さくする程，上記ロボット停止時間を短く
できるものの，演算時間が長くなる。また共通ブロック
の有無で干渉を判定するため，実際には干渉しない場合
でも干渉すると判定されたり，逆に隣り合うブロックに
あって干渉なしと判定した場合でも，ブロック内のロボ
ットの位置によっては，ロボット同士が接近し，干渉の
危険がある場合があった。また，従来の人間による複数
台ロボットの作業順・作業分担決定方法では，複数台の
ロボットで行う作業が多くなると，作業順及び作業分担
の組み合わせは非常に多くなるため，トータルの作業時
間が最短になるような作業順及び分担を決めるのが難し
かった。本発明は，上記事情に鑑みてなされたものであ
り，その第１の目的とするところは，ロボット間の相互
干渉を確実に回避できると共にロボット停止時間を非常
に少なくすることができる複数台ロボットの干渉回避方
法を提供することである。また，第２の目的とするとこ
ろは，複数台のロボットで作業を行う場合に各ロボット
の作業順及び作業分担をトータルの作業時間が最短にな
るように決定する複数台ロボットの作業順・作業分担決
定方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために第１の発明は，共通な移動空間を有する複数台
のロボットの相互干渉を回避する方法において，各ロボ
ットの動作の優先順位を設定し，各ロボットの所定時間
内の動作によるロボットの通過予定領域又はそれを含む
拡大領域である占有領域を順次演算し，上記演算された
占有領域間での重なりの有無を判定し，重なりが有る場
合には，上記優先順位の低い一方のロボットを待機させ
ると共に，優先順位の高い他方のロボットを動作させ，
上記他方のロボットの占有領域を，該他方のロボットの
動作中に既に動作が終った部分について順次解除し，上
記他方のロボットの占有領域の変化に基づいて，重なり
が無くなった時以降に，上記一方のロボットの動作を開
始してなることを特徴とする複数台ロボットの干渉回避
方法として構成されている。また，上記第２の目的を達
成するために第２の発明は，共通な移動空間を有する複
数台のロボットの作業順・作業分担を決定する方法にお
いて，あるロボットの最初の作業を予め選択しておき，
各ロボットの動作の優先順位を設定し，各ロボットの所
定時間内の動作によるロボットの通過予定領域又はそれ
を含む拡大領域である占有領域を順次演算し，上記演算
された占有領域間での重なりの有無を判定し，重なりが
無い場合は，各ロボットの動作範囲内の未選択の作業の
中から，該未選択の作業と直前に選択された作業との距
離及び上記優先順位に基づいて各ロボットについて１つ
の作業を順次選択した上で，各ロボットを該選択された
作業について動作させ，重なりが有る場合には，上記優
先順位の低い２台以上のロボットを待機させると共に，
優先順位の最も高い他方のロボットの動作範囲内の未選
択の作業の中から，該未選択の作業と直前に選択された
作業との距離に基づいて１つの作業を選択した上で，該
他方のロボットを該選択された作業について動作させ，
上記他方のロボットの占有領域を，該他方のロボットの
動作中に既に動作が終った部分について順次解除し，上
記他方のロボットの占有領域の変化に基づいて，重なり
が無くなった時以降に，上記待機させておいたロボット
の動作範囲内の未選択の作業の中から，該未選択の作業
と直前に選択された作業との距離及び上記優先順位に基
づいて各ロボットについて１つの作業を順次選択した上
で，該待機させておいたロボットを該選択された作業に
ついて順次動作させることにより，各ロボットの作業順
及び作業分担を決定してなることを特徴とする複数台ロ
ボットの作業順・作業分担決定方法として構成されてい
る。更には，上記作業順が溶接順であり，かつ，上記作
業分担が溶接分担である複数台ロボットの作業順・作業
分担決定方法である。

【０００５】

【作用】第１の発明によれば，共通な移動空間を有する
複数台のロボットの相互干渉を回避するに際し，各ロボ
ットの優先順位が設定され，各ロボットの所定時間内の
動作によるロボットの通過予定領域またはそれを含む拡
大領域である占有領域が順次演算される。上記演算され
た占有領域間での重なりの有無が判定され，重なりがあ
る場合には，上記優先順位の低い一方のロボットが待機
させられると共に，優先順位の高い他方のロボットが動
作させられる。上記他方のロボットの占有領域が，該他
方のロボットの動作中のすでに動作が終わった部分につ
いて順次解除される。上記他方のロボットの占有領域の
変化に基づいて重なりが無くなったとき以降に上記一方
のロボットの動作が開始される。このように，干渉領域
を連続領域で求め，ある時間毎にこの干渉領域を更新す
ることにより，ロボット間の相互干渉を確実に回避でき
ると共に，ロボット停止時間を非常に少なくすることが
できる。第２の発明によれば，共通な移動空間を有する
複数台のロボットの作業順・作業分担を決定するに際
し，あるロボットの最初の作業が予め選択され，各ロボ
ットの優先順位が設定され，各ロボットの所定時間内の
動作によるロボットの通過予定領域またはそれを含む拡
大領域である占有領域が順次演算される。上記演算され
た占有領域間での重なりの有無が判定され，重なりが無
い場合は，各ロボットの動作範囲内の未選択の作業の中
から，該未選択の作業と直前に選択された作業との距離
及び上記優先順位に基づいて各ロボットについて１つの
作業が順次選択された上で，各ロボットが該選択された
作業について動作させられ，重なりが有る場合には，上
記優先順位の低い２台以上のロボットが待機させられる
と共に，優先順位の最も高い他方のロボットの動作範囲
内の未選択の作業の中から，該未選択の作業と直前に選
択された作業との距離に基づいて１つの作業が選択され
た上で，該他方のロボットが該選択された作業について
動作させられる。上記他方のロボットの占有領域が，該
他方のロボットの動作中のすでに動作が終わった部分に
ついて順次解除される。上記他方のロボットの占有領域
の変化に基づいて重なりが無くなったとき以降に，上記
待機させられていたロボットの動作範囲内の未選択の作
業の中から，該未選択の作業と直前に選択された作業と
の距離及び上記優先順位に基づいて各ロボットについて
１つの作業が順次選択された上で，該待機させられてい
たロボットが該選択された作業について順次動作させら
れることにより，各ロボットの作業順及び作業分担が決
定される。このようにして，トータルの作業時間を最短
にすることができる。

【０００６】

【実施例】以下添付図面を参照して，本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は第１の発明の一実施例（第１の実施例）に係
る複数台ロボットの干渉回避方法の概略フローを示す
図，図２は上記干渉回避方法を適用可能な装置の一例Ａ
１における概略構成を示すブロック図，図３は干渉回避
装置Ａ１の概略動作フローを示す図，図４は予約領域の
概念図，図５はロボットの全体構成を示す概念図，図６
はロボットの包絡形状を示す概念図，図７は予約領域の
座標系を示す図，図８は干渉回避装置Ａ１の詳細動作手
順を示すフロー図，図９は上記干渉回避方法を適用可能
な装置の他の例Ａ２における概略構成を示すブロック
図，図１０は第２の発明の一実施例（第２の実施例）に
係る複数台ロボットの作業順・作業分担決定方法の概略
フローを示す図，図１１は複数台ロボットの概念図，図
１２は複数台の溶接ロボットの溶接順・溶接分担決定方
法の詳細フローを示す図，図１３は優先順位１と２のロ
ボットが隣合っている場合の溶接順の決定例を示す説明
図，図１４はロボットが溶接線間を移動する例を示す説
明図，図１５は時刻ｔとｔ＋Ｔにおける干渉領域の変化
例を示す説明図，図１６は溶接シミュレータ，溶接待ち
ロボットバッファ及び溶接決定機構の関係を示すブロッ
ク図，図１７は溶接線の配置されたワークを示す説明
図，図１８は上記ワークでのシミュレーション時刻に対
する各ロボットの動作タイムチャートとバッファ内の登
録状態を示す図表，図１９はシミュレーション中の様子
を示す説明図である。

【０００７】図１に示すごとく，第１の発明の一実施例
（第１の実施例）に係る複数台ロボットの干渉回避方法
は，共通な移動空間を有する複数台のロボットの相互干
渉を回避するに際し，各ロボットの動作の優先順位を設
定し（Ｓ１），各ロボットの所定時間内の動作によるロ
ボットの通過予定領域またはそれを含む拡大領域である
占有領域を順次演算し（Ｓ２），上記演算された占有領
域間での重なりの有無を判定し（Ｓ３），重なりがない
場合は各ロボットを動作させるが（Ｓ４），重なりがあ
る場合には，上記優先順位の低い一方のロボットを待機
させるとともに，優先順位の高い他方のロボットを動作
させ（Ｓ５），上記他方のロボットの占有領域を，該他
方のロボットの動作中のすでに動作が終わった部分につ
いて順次解除し（Ｓ６），上記他方のロボットの占有領
域の変化に基づいて重なりがなくなったとき以降に上記
一方のロボットの動作を開始する（Ｓ７）ように構成さ
れている。尚，上記優先順位は予め設定しても良いし，
例えば，動作中のロボット，のこり作業の多い方のロボ
ットの様に動的に決定しても良い。図２は，上記ロボッ
トの干渉回避方法をロボット実作動時に実現する装置Ａ
１の概略構成図である。この装置Ａ１は共通な移動空間
を有する複数台ロボット１，１，…の動作を，ロボット
を制御するロボットコントローラ２，２，…に接続され
たコンピュータ３により管理・制御されるシステム構成
となっており，さらにコンピュータ３は，動作判定部４
と占有領域，予約領域（動作予約時の占有領域）を記憶
するメモリ５とから構成されている。そして，ロボット
コントローラ２，２，…から送信されるある時間間隔，
あるいは１動作開始時または１動作終了時に動作状況フ
ラグ（開始，進行中，終了），現在位置，目標位置，到
達時間データを受けて，メモリ５に格納された占有領
域，予約領域を用い，干渉の判定を行い，ロボットコン
トローラ２，２，…に対し，動作許可，動作禁止信号を
送信する。

【０００８】次に，動作判定部４の処理について説明す
る。図３は，動作判定部４の処理フローである。ロボッ
トコントローラ２から送信された動作状況フラグが，開
始の場合，現在位置から目標位置までの干渉領域を予約
領域としてメモリ５に記憶する。これと，すでにメモリ
５にある占有領域との重なりをチェックし，重なりがあ
れば送信元のロボットコントローラ２に動作禁止信号を
送る。重なりがなければ予約領域を占有領域としてメモ
リ５に記憶する。ロボットコントローラ２から送信され
た動作状況フラグが，進行中または終了の場合，現在位
置までの占有領域を占有領域から削除する。その結果，
予約領域と占有領域との重なりがなくなるロボットがあ
れば，その予約領域を占有領域としてメモリ５に記憶
し，そのロボットコントローラ２に対し動作可能信号を
送信する。次に占有領域の求め方について説明する。図
４は占有，予約領域の求め方の一例を示す。ここで，図
５に示すようなロボット自身がＸＹ方向に移動可能なロ
ボットを例にとり，占有領域の求め方を説明することと
する。ただし，ロボットの腰の位置が固定のロボットで
も，同様に適用できる。ロボットコントローラ２から
は，現在位置と目標位置とが先ず送信される。これらの
位置はすべての軸それぞれの位置でもよいし，通信量を
削除するために限られた軸の位置，例えば腰，上碗，下
腕の位置としてもよい。また，領域は３次元で定義して
もよいし，干渉時間の削減のために，Ｘ−Ｙ平面上の投
影座標を求めてもよい。図４では，腰，上碗，下腕の位
置をロボットコントローラ２から受信し，干渉判定はＸ
−Ｙ平面上の投影座標で行っている。

【０００９】以下この例での占有，予約領域の求め方を
さらに詳しく説明する。まず，現在位置の腰，上碗，下
腕を包絡する長方形を求める。同様に目標位置の腰，上
碗，下腕を包絡する長方形を求める。次にこれらの長方
形の各辺を予め定義した危険領域まで拡張する。これら
の長方形の対応する各点をそれぞれ直線で結び，最も大
きい領域を占有，予約領域とする。３次元で領域を求め
る場合には，長方形を直方体にすればよい。この例で
は，３軸を覆う長方形を開始，目標点の領域としたが，
図６に示すように，それぞれの軸を危険領域まで拡張し
た長方形で囲み，これらを重ね合わせた領域にしてもよ
い。このような予約領域は，ロボット１ごとに図７に示
すような形式でメモリ５内に記憶される。図７は図４の
予約領域に対応する記憶形式の例である。２次元平面上
で，始点と終点とを長方形で包絡する場合，領域のコー
ナー部６点（図７のｐ１〜ｐ６）の座標を時計周りに記
憶する。また，その領域が占有であるか予約であるかを
示すフラグについてもロボット１ごとに記憶する。

【００１０】次に予約領域と占有領域の重なりの有無
を，図８に示すフローにより判定する。今，ロボットの
台数をｎとし，第ｍ番目（０＜ｍ＜ｎ＋１）の予約領域
と他のｎ−１台のロボットの占有領域との重なりの有無
を判定する場合を考える。まず，予約，占有各領域を囲
む６つの線分に１〜６の番号つける。例えば線分１はｐ
１，ｐ２を結ぶ線分，…，線分６はｐ６，ｐ１を結ぶ線
分であるとする。次に重なりの有無の判定対象となる占
有領域を有するロボット（占有ロボットと称す）を１と
する。これが，ｍが等しく，かつ占有ロボット番号がｎ
に等しければ，干渉なしとして判定を終了する。占有ロ
ボット番号がｍと等しく，かつ，占有ロボット番号がｎ
と等しくなければ，占有ロボット番号に１を加え，新し
い占有ロボット番号として重なり判定を行う。占有ロボ
ット番号がｍと等しくなければ，占有ロボット番号を有
するロボットに関し，重なり判定を行う。重なり判定は
先ずロボットｍの線分１，占有ロボット番号を持つロボ
ットの線分１から行う。両者の線分に交点があらば，重
なりありと判定して判定を終了する。これを，それぞれ
のロボットの全ての線分の組み合わせで行う。さらに，
これらの判定を全ての占有領域を有するロボットについ
て行い，干渉がなければ干渉なしとして，判定を終了す
る。ただし，片方の領域が他方の領域に含まれる場合は
上記方法では判定不可能である。従って，その場合は交
点による干渉チェックを行い，干渉なしとされたものに
対し，一方の領域の１点を任意に選び，それが他方の領
域に含まれれば干渉しているものとする。ここで，任意
の１点でよいとしたのは，交点によるチェックで干渉が
ないと判断した場合，この１点が他方の領域に含まれる
か，又は全く重なりがないケースのいずれかになる。従
って，１点でも内部にあれば，干渉領域が含まれる状態
になるからである。

【００１１】次に，図３を上記予約，占有領域の記憶方
法を例にとって詳細説明する。ロボットコントローラ２
から送信された動作状況フラグが開始の場合，そのロボ
ット１の現在位置から目標位置までの干渉領域（ｐ１〜
ｐ６の座標）を動作予約フラグを割り当てられたメモリ
５に記憶する。次にこれと，すでにメモリ５にある占有
領域との重なりを上記方法でチェックし，重なりがあれ
ば送信元のロボットコントローラ２に動作禁止信号を送
る。重なりがなければ予約領域を占有領域としてメモリ
５に記憶する（予約，占有フラグを変更する）。ロボッ
トコントローラ２から送信された動作状況フラグが，進
行中，または，終了の場合，現在位置までの占有領域を
占有領域から削除する。つまり，現在位置から終了位置
でのｐ１〜ｐ６の座標をメモリ５に記憶する。すべての
予約領域をもつロボット１と占有領域が削除されたロボ
ット１間の干渉チェックを行う。その結果，動作予約領
域と占有領域との重なりがなくなるロボットがあれば，
その予約領域を占有領域としてメモリ５に記憶する（予
約，占有フラグを変更する）。そして，そのロボットコ
ントローラ２に対し，動作可能信号を送信する。

【００１２】引き続いて，上記干渉回避方法を適用可能
な装置の他の例Ａ２について略述する。装置Ａ２の概略
構成を図９に示した。ここでは，管理・制御用のコンピ
ュータ３を，ロボットコントローラ２，２，…の代わり
に複数台ロボット１，１，…の動作シミュレーションを
行うシミュレータと接続したり，あるいはコンピュータ
３内にシミュレータを内蔵させることにより，最適な稼
働スケジュールを作成するための複数台ロボットの干渉
回避を行うものである。以下説明する。すなわち，図９
はロボット干渉回避方法を使った各ロボット１，１，…
の最適な稼働スケジュールを作成するためのシステム構
成を示す。ここではロボットコントローラ２，２，…の
代わりに，ロボット動作シミュレータを接続し，又は内
蔵することにより，複数台ロボット１，１…の干渉しな
いシミュレーションが行える。これにより，各ロボット
１，１…の作業順を変更してシミュレーションを行うこ
とにより最適な作業順を求めることができる。以上のよ
うに，干渉領域を連続領域で求め，ある時間毎にこの干
渉領域を更新することにより，ロボット間の相互干渉を
確実に回避できると共に，ロボット停止時間を非常に少
なくすることができる。また比較的要素数の少ない形状
で占有領域等を表現するため，メモリや判定演算を行う
コンピュータのＣＰＵ等への負担は従来のブロックを用
いる方法に比べて非常小さいものとなる。その結果，複
数台ロボットによる最適な作業効率を確保することがで
きる。上記第１の実施例では，複数台ロボットの干渉回
避方法について述べたが，さらに，これを複数台ロボッ
トの作業順・作業分担決定方法に応用することができ
る。即ち，干渉回避のために待機させるロボットが１台
の場合は，上記干渉回避結果がそのまま複数台ロボット
の動作順・動作分担の決定に利用可能である。しかし，
待機させるロボットが２台以上の場合は，さらにこれら
の待機中のロボット間での動作開始順をも決定する必要
がある。第２の発明はこの点に着目してなされたもので
あり，以下述べる。

【００１３】図１０に示す如く，第２の発明の一実施例
（第２の実施例）に係る複数台ロボットの動作順・動作
分担決定方法は，共通な移動空間を有する複数台のロボ
ットの作業順・作業分担を決定するに際し，あるロボッ
トの最初の作業を予め選択しておき（Ｓ１０），各ロボ
ットの動作の優先順位を設定し（Ｓ１１），各ロボット
の所定時間内の動作によるロボットの通過予定領域また
はそれを含む拡大領域である占有領域を順次演算し（Ｓ
１２），上記演算された占有領域間での重なりの有無を
判定し（Ｓ１３），重なりがない場合は各ロボットの動
作範囲内の未選択の作業の中から，該未選択の作業と直
前に選択された作業との距離及び上記優先順位に基づい
て各ロボットについて１つの作業を順次選択した上で，
各ロボットを該選択された作業について動作させるが
（Ｓ１４），重なりがある場合には，上記優先順位の低
い２台以上のロボットを待機させるとともに，優先順位
の最も高い他方のロボットの動作範囲内の未選択の作業
の中から，該未選択の作業と直前に選択された作業との
距離に基づいて１つの作業を選択した上で，該他方のロ
ボットを該選択された作業について動作させ（Ｓ１
５），上記他方のロボットの占有領域を，該他方のロボ
ットの動作中のすでに動作が終わった部分について順次
解除し（Ｓ１６），上記他方のロボットの占有領域の変
化に基づいて，重なりがなくなったとき以降に上記待機
させておいたロボットの動作範囲内の未選択の作業の中
から，該未選択の作業と直前に選択された作業との距離
及び上記優先順位に基づいて各ロボットについて１つの
作業を順次選択した上で，該待機させておいたロボット
を該選択された作業について順次動作させる（Ｓ１７）
ことにより，各ロボットの作業順及び作業分担を決定す
る（Ｓ１８）ように構成されている。尚，上記優先順位
は予め設定しても良いし，例えば，動作中のロボット，
のこり作業の多い方のロボットの様に動的に決定しても
良い。以下図１１に示すような複数台のロボットによる
溶接システムを例にとって，溶接順及び溶接分担決定方
法を説明する。ただし，組み立て，塗装等の他の複数台
の産業用ロボットから構成されるシステムにも適用でき
ることは勿論である。この図１１の例では，門型のロボ
ット取付装置にロボットが２台ずつ並設されており，計
１０台のロボットで１つの溶接対象を溶接するシステム
が示されており，各ロボットは，図中のＸ，Ｙ，Ｚ方向
に移動可能である。図１２には，このような溶接システ
ムで各ロボットの溶接順及び溶接分担を求めるための詳
細フローを示す。以下，このフローに従い説明する。

【００１４】まず，あらかじめ設定した優先順位の最も
高いロボットの最初に溶接する溶接線をそのロボットの
動作範囲から１つ選択する（Ｓ２１）。次に，すでに溶
接線が決定しているロボットに隣接するロボット中で最
も優先順位の高いロボットを１つ選択する（Ｓ２２）。
そして，選択されたロボットの動作範囲内の溶接線から
溶接線として，すでに溶接することが決定している他の
ロボットと干渉しない溶接線の中で最も溶接線の中心位
置が近い溶接線を選択する（Ｓ２３）。図１３は，優先
順位１と２のロボットが隣合っている場合の溶接線を決
定する例を示す。ロボット１の最初に溶接する溶接線を
溶接線番号１の溶接線であるとする。ロボット２の溶接
線を決定する場合，まず，ロボット２の動作範囲の中の
溶接線（この場合４〜９）の中で，すでに溶接すること
が決まっている他のロボットの溶接線（この場合１）の
溶接作業時に干渉が起こる溶接線（この場合４）を除
く。干渉するか否かは，例えば，図１３のように，溶接
線の周りに一定の占有領域（干渉領域）を設定し，領域
同士が重なる場合は干渉するとみなす。干渉しない溶接
線（この場合５〜９）の中から，溶接線１と最も距離の
短い溶接線を選択する。距離Ｄｊは，すでに溶接するこ
とが決まっている溶接線の中心座標を（ｘｉ，ｙｉ）と
し（この場合ｉ＝１），これから溶接線を決定しようと
するロボットの動作範囲内で，かつ他の溶接線と干渉し
ないロボットの溶接線の中心座標を（ｘｊ，ｙｊ）（こ
の場合ｊ＝５〜９）とすると，以下の式により求めるこ
とができる。

【数１】 図１３の場合，距離Ｄｊが最も小さい溶接線５が選択さ
れる。

【００１５】同様にして他のロボットの溶接線も選択す
る（Ｓ２４）。図１１の場合では，ロボット１０の溶接
線まで決定する必要がある。尚，溶接線から溶接線に移
動するときに干渉するケースも生じるので，上記干渉の
有無のチェック時における干渉領域の設定は図１４に示
すように移動経路を干渉領域で囲んだ部分をも使うこと
が望ましい。次に，溶接シミュレーションを行う（Ｓ２
５）。シミュレーションは，あるシミュレーション周期
（Ｔ秒）ごとにロボットの位置を求め，そのロボットの
位置と溶接中の溶接線の終点とを囲んだ干渉領域をロボ
ットごとに求めることにより行う。図１５には，時刻ｔ
とｔ＋Ｔにおける干渉領域の変化例を示す。また，シミ
ュレーションは，シミュレーション時間Ｔ秒毎に行い，
シミュレーションを進めていく過程で溶接が終了したロ
ボットがある場合，このロボットの番号を溶接待ちバッ
ファに登録する。図１６には，溶接シミュレータ，溶接
待ちロボットバッファ及び溶接線決定機構の関係を示
す。溶接線シミュレータは，シミュレーション時間間隔
Ｔ秒毎にその時刻における干渉領域の位置及び大きさ
と，溶接終了ロボットがあれば，そのロボット番号とを
データとして溶接線決定機構に送る（Ｓ２６）。溶接線
決定機構は，溶接終了ロボットがある場合は，その番号
を溶接待ちロボットバッファに登録する（Ｓ２７）。ま
た，溶接線決定機構は溶接待ちロボットバッファに登録
されているロボットがあれば（Ｓ２８），優先順位に従
って上述した方法（ステップＳ２２〜Ｓ２４）と同様の
方法でまだ溶接していない溶接線の中から次に溶接する
溶接線を決定する（Ｓ２９〜Ｓ３１）。このとき，溶接
できる溶接線があってもそれらがすべて他の溶接線と干
渉し，次の溶接する溶接線がない場合は溶接線を決定せ
ず，溶接待ちロボット番号は登録したままにしておく。
溶接する溶接線が決定されたロボットについては，その
ロボット番号を溶接待ちロボットバッファから削除す
る。

【００１６】溶接線決定機構が溶接待ちロボットバッフ
ァ内のロボットにつき，溶接線の決定，不決定を検討し
終わると，決定した溶接線をシミュレータに送り，次に
シミュレーションを起動する（Ｓ３２）。ここで，図１
７のように溶接線が配置されたワークを例にとって，各
ロボットの動作シミュレーションとバッファとの関係を
説明する。図１７において，各ロボットの溶接分担及び
溶接順は，ロボット１が溶接線１−１→１−２，ロボッ
ト２が溶接線２−１，ロボット３が溶接線３−１→３−
２，ロボット４が溶接線４−１であるとする。図１８に
は，このワークでのシミュレーション時刻に対する各ロ
ボットの動作タイムチャートとバッファ内の状態を示
す。ここで説明を簡単にするために，図１４に示したよ
うな溶接線から次の溶接線への移動時間は考えないもの
とする。

【００１７】まず，時刻Ｔ０で４台のロボットが一斉に
溶接を開始する。このときの干渉領域を図１９（０）に
示す。このとき，どの干渉領域も重なりがないので，ど
の溶接ロボットも溶接を開始する。次に，ロボット２の
溶接線２−１の溶接が時刻Ｔａにおいて終了し，溶接線
２−２の溶接を開始する。このときも，どの干渉領域に
も重なりがないので継続して溶接を進める（図１９
（ａ）参照）。次に，時刻Ｔｂにおいてロボット３の溶
接線３−１の溶接が終了し，溶接線３−２を溶接しよう
とするが，溶接線２−１の干渉領域との重なりが発生す
る（図１９（ｂ）参照）ので，ロボット３がバッファに
登録される。次に，時刻Ｔｃにおいて，ロボット１の溶
接線１−１の溶接が終了し，溶接線１−２を溶接しよう
とするが，溶接線２−２との重なりがあるため（図１９
（ｃ）参照），ロボット１がバッファに登録される。つ
まり，この時点では，バッファ内には，ロボット１，３
が登録されている。次に，時刻Ｔｄにおいて，溶接線２
−２と３−２との干渉がなくなるため，バッファからロ
ボット３が削除され，溶接線３−２の溶接を開始する
（図１９（ｄ）参照）。従って，この時点でバッファ内
はロボット１のみが登録されている。次に，時刻Ｔｅに
おいて，溶接線２−２と１−２との干渉がなくなるた
め，バッファからロボット１が削除され，溶接線１−２
の溶接を開始する（図１９（ｅ）参照）。従って，この
時点でバッファ内は空となる。

【００１８】以上をすべての溶接線が溶接されるまで繰
り返し，シミュレーション上で溶接した順と分担とを実
作業の溶接順及び分担とする（Ｓ３３）。このようにし
て，トータル作業時間の最短となるような作業順及び作
業分担を決定できる。また，トータル作業時間を非常に
短くするために，各ロボットの作業順，作業分担をシミ
ュレーションの繰り返しや，作業分担，作業順に関する
試行錯誤を繰り返すことが不要であるため，短時間に決
定することができる。尚，上記第２の実施例では，シミ
ュレーションを用いて２次元平面上の干渉領域を求める
ことにより行ったが，実使用に際しては，３次元的なロ
ボット位置と姿勢とを用いて干渉領域を求めてもよく，
更にはロボットを実際に動作させて作業順・作業分担を
順次決定していってもよい。尚，上記第２の実施例で
は，次の溶接線を決定する判断基準としては最も距離の
近いものとしたが，実使用に際しては他の判断基準例え
ば最も遠い溶接線などにしてもよい。

【００１９】

【発明の効果】第１の発明に係る複数台ロボットの干渉
回避方法は，上記したように構成されているため，干渉
領域を連続領域で求め，ある時間毎にこの干渉領域を更
新することにより，ロボット間の相互干渉を確実に回避
できると共に，ロボット停止時間を非常に少なくするこ
とができる。また比較的要素数の少ない形状で占有領域
等を表現するため，メモリや判定演算を行うコンピュー
タのＣＰＵ等への負担は従来のブロックを用いる方法に
比べて非常小さいものとなる。その結果，複数台ロボッ
トによる最適な作業効率を得ることができる。また，第
２の発明に係る複数台ロボットの作業順・作業分担決定
方法では，トータル作業時間が最短となるような作業順
及び作業分担を決定できる。さらに，このトータル作業
時間を非常に少なくするために，各ロボットの作業順・
作業分担をシミュレーションの繰り返しや，作業分担，
作業順に関する試行錯誤を繰り返すことが不要であるた
め，短時間に決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の発明の一実施例（第１の実施例）に係
る複数台ロボットの干渉回避方法の概略フローを示す
図。

【図２】 上記干渉回避方法を適用可能な装置の一例Ａ
１における概略構成を示すブロック図。

【図３】 干渉回避装置Ａ１の概略動作フローを示す
図。

【図４】 予約領域の概念図。

【図５】 ロボットの全体構成を示す概念図。

【図６】 ロボットの包絡形状を示す概念図。

【図７】 予約領域の座標系を示す図。

【図８】 干渉回避装置Ａ１の詳細動作手順を示すフロ
ー図。

【図９】 上記干渉回避方法を適用可能な装置の他の例
Ａ２における概略構成を示すブロック図。

【図１０】 第２の発明の一実施例（第２の実施例）に
係る複数台ロボットの作業順・作業分担決定方法の概略
フローを示す図。

【図１１】 複数台ロボットの概念図。

【図１２】 複数台溶接ロボットの溶接順・溶接分担決
定方法の詳細フローを示す図。

【図１３】 優先順位１と２のロボットが隣合っている
場合の溶接順の決定例を示す説明図。

【図１４】 ロボットが溶接線間を移動する例を示す説
明図。

【図１５】 時刻ｔとｔ＋Ｔにおける干渉領域の変化例
を示す説明図。

【図１６】 溶接シミュレータ，溶接待ちロボットバッ
ファ及び溶接決定機構の関係を示すブロック図。

【図１７】 溶接線の配置されたワークを示す説明図。

【図１８】 上記ワークでのシミュレーション時刻に対
する各ロボットの動作タイムチャートとバッファ内の登
録状態を示す図表。

【図１９】 シミュレーション中の様子を示す説明図。

【符号の説明】

Ｓ１…優先順位設定工程 Ｓ２…占有領域演算工程 Ｓ３…占有領域の重なり判定工程 Ｓ６…他方のロボットの占有領域解除工程 Ｓ７…一方のロボットの動作開始工程 Ｓ１０…あるロボットの最初の作業選択工程 Ｓ１１…優先順位設定工程 Ｓ１２…占有領域演算工程 Ｓ１３…占有領域の重なり判定工程 Ｓ１６…他方のロボットの占有領域解除工程 Ｓ１７…待機中のロボットの動作開始工程 Ｓ１８…作業順・作業分担決定工程

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共通な移動空間を有する複数台のロボッ
   トの相互干渉を回避する方法において，各ロボットの動
   作の優先順位を設定し，各ロボットの所定時間内の動作
   によるロボットの通過予定領域又はそれを含む拡大領域
   である占有領域を順次演算し，上記演算された占有領域
   間での重なりの有無を判定し，重なりが有る場合には，
   上記優先順位の低い一方のロボットを待機させると共
   に，優先順位の高い他方のロボットを動作させ，上記他
   方のロボットの占有領域を，該他方のロボットの動作中
   に既に動作が終った部分について順次解除し，上記他方
   のロボットの占有領域の変化に基づいて，重なりが無く
   なった時以降に，上記一方のロボットの動作を開始して
   なることを特徴とする複数台ロボットの干渉回避方法。
2. 【請求項２】 共通な移動空間を有する複数台のロボッ
   トの作業順・作業分担を決定する方法において，あるロ
   ボットの最初の作業を予め選択しておき，各ロボットの
   動作の優先順位を設定し，各ロボットの所定時間内の動
   作によるロボットの通過予定領域又はそれを含む拡大領
   域である占有領域を順次演算し，上記演算された占有領
   域間での重なりの有無を判定し，重なりが無い場合は，
   各ロボットの動作範囲内の未選択の作業の中から，該未
   選択の作業と直前に選択された作業との距離及び上記優
   先順位に基づいて各ロボットについて１つの作業を順次
   選択した上で，各ロボットを該選択された作業について
   動作させ，重なりが有る場合には，上記優先順位の低い
   ２台以上のロボットを待機させると共に，優先順位の最
   も高い他方のロボットの動作範囲内の未選択の作業の中
   から，該未選択の作業と直前に選択された作業との距離
   に基づいて１つの作業を選択した上で，該他方のロボッ
   トを該選択された作業について動作させ，上記他方のロ
   ボットの占有領域を，該他方のロボットの動作中に既に
   動作が終った部分について順次解除し，上記他方のロボ
   ットの占有領域の変化に基づいて，重なりが無くなった
   時以降に，上記待機させておいたロボットの動作範囲内
   の未選択の作業の中から，該未選択の作業と直前に選択
   された作業との距離及び上記優先順位に基づいて各ロボ
   ットについて１つの作業を順次選択した上で，該待機さ
   せておいたロボットを該選択された作業について順次動
   作させることにより，各ロボットの作業順及び作業分担
   を決定してなることを特徴とする複数台ロボットの作業
   順・作業分担決定方法。
3. 【請求項３】 上記作業順が溶接順であり，かつ，上記
   作業分担が溶接分担である請求項２記載の複数台ロボッ
   トの作業順・作業分担決定方法。